Der Begriff der „Wahrscheinlichkeit“ repräsentiert ein Denkmuster mit dem sich zufällige Ereignisse beschreiben lassen. Eine augenscheinlich paradoxe dennoch faszinierende Aussage - regellose Ereignisse können mit mathematischen Gesetzen charakterisiert werden.
Die Stochastik beinhaltet die Gebiete Statistik, Kombinatorik und Wahrscheinlichkeit. Den Fokus setzt die vorliegende Arbeit auf letzteres. Im Alltag begegnen wir jederzeit Wahrscheinlichkeiten. Auf der Autobahn A-9 fährt man wahrscheinlich, aber nicht sicher, unfallfrei - belegbar mit Unfallstatistiken. Ein Polizist hält sie ausgerechnet bei dem einen Mal an, als sie vergessen haben, den Sicherheitsgurt anzulegen.
Wie wahrscheinlich ist das? Versicherungsbeiträge werden auf Grundlage von Eintrittswahrscheinlichkeiten berechnet. Nicht zuletzt beruhen Wettervorhersagen ebenso auf Wahrscheinlichkeiten. Jegliche Prognosen müssen interpretiert und beurteilt werden, was gelernt sein will, um als mündiger Bürger an unserer heutigen Informationsgesellschaft reflektiert zu partizipieren.
Mit Einführung der Bildungsstandards vor zehn Jahren hat die Untersuchung des Zufalls Einzug in die Primarstufe gehalten. Mittels Lernstandserhebungen (z.B. VERA) wird jedes Jahr der Kompetenzstand von Drittklässlern mit dem Ziel der Unterrichts- bzw. Schulentwicklung überprüft. Neben Aufgaben zu den Bereichen Zahlen und Operationen, Raum und Form etc. werden auch Fragen zum Bereich Daten, Häufigkeit und Wahrscheinlichkeit gestellt. Im derzeit gültigen Lehrplan nur minimal gewürdigt, ist der Bereich im neuen Lehrplan fest verankert.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist zunächst eine vertiefte Auseinandersetzung mit Wahrscheinlichkeiten in der Grundschulmathematik bezüglich inhaltlich-fach-wissenschaftlichen und fachdidaktischen Aspekten. Diese Erörterung mündet in eine adäquate unterrichtliche Umsetzung mittels der Durchführung verschiedener Zufallsexperimente. Anschließend folgt eine Reflexion der Praxis. Es soll gezeigt werden, welche Vorstellungen zur Stochastik Kinder einer dritten Jahrgangsstufe mitbringen und wie diese anhand experimenteller Versuche reflektiert verifiziert bzw. falsifiziert werden können.
Inhaltsverzeichnis
I Einleitung
II Theoretische Grundlagen
1 Stochastik als Teil mathematischer Bildung
1.1 Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung
1.2 Zwei bevorzugte Zugangswege zur Wahrscheinlichkeit
1.3 Der Modellbildungsprozess bei Zufallsexperimenten für die Grundschule
2 Didaktischer Rahmen eines auf die Heranführung an den Umgang mit Wahrscheinlichkeiten ausgelegten Mathematikunterrichts
3 Begründung der Behandlung von Wahrscheinlichkeiten in Zufallsexperimenten innerhalb der Primarstufe
3.1 Entwicklungspsychologische Begründung
3.2 Lernpsychologische Begründung
3.3 Begründung anhand der Bildungsstandards und des Lehrplans für bayerische Grundschulen
III Praktische Umsetzung
4 Grundlagen, Voraussetzungen und Zielsetzung
4.1 Lernausgangslage der involvierten dritten Klasse
4.2 Entwicklung von Grundvorstellungen zur Wahrscheinlichkeit durch Herausbildung mathematischer Kompetenzen
5 Darstellung der Unterrichtssequenz
5.1 Die Phase der ersten Begegnung mit dem Thema durch Einschätzen des Auftretens verschiedener Ereignisse mit Hilfe von Wahrscheinlichkeitsstreifen
5.2 Die Phase der ersten Begegnung mit dem Zufallsgenerator „Würfel“
5.3 Die Phase der Begegnung mit dem Phänomen Zufall und des Durchführens von Versuchen mit verschiedenen Zufallsgeneratoren
5.3.1 Warum ist die Sieben die Superzahl?
5.3.2 Wir ziehen Ziffernkarten ohne Zurücklegen
5.3.3 Wir ziehen Gummibärchen mit Zurücklegen
5.3.4 Wir werden Losbudenbesitzer
5.3.5 Wir drehen Glücksräder
5.3.6 Wir erstellen eigene Glücksräder
IV Abschließende Reflexion
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht, wie Kindern der dritten Jahrgangsstufe durch die praktische Arbeit mit Zufallsexperimenten ein grundlegendes Verständnis für stochastische Phänomene vermittelt werden kann. Ziel ist es, durch eine problemorientierte Unterrichtssequenz subjektive Fehlvorstellungen abzubauen und durch Modellbildung Kompetenzen zur realistischen Einschätzung von Gewinnchancen aufzubauen.
- Entwicklung von Grundvorstellungen zur Wahrscheinlichkeit im Grundschulalter
- Verknüpfung von Statistik, Kombinatorik und Wahrscheinlichkeitsrechnung
- Einsatz von Zufallsgeneratoren (Würfel, Glücksräder, Urnen) im Mathematikunterricht
- Förderung der Problemlösekompetenz und kritischen Reflexion gegenüber Glücksspielen
- Erziehung zu mündigen Bürgern durch das Erkennen von mathematischen Gesetzmäßigkeiten im Zufall
Auszug aus dem Buch
1.1 Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung
In der Grundschule werden im Bereich der Wahrscheinlichkeit Zufalls experimente durchgeführt. Nach Definition (vgl. Neubert 2012, S. 27) können solche Experimente beliebig oft unter den gleichen Bedingungen wiederholt werden, mögliche Ausgänge stehen eindeutig fest, und es ist nicht vorhersagbar, welcher Ausgang des Experiments eintritt. Der Terminus Zufalls experiment hat sich eingebürgert - Experimente mit Zufallscharakter sind rein theoretisch allerdings nicht möglich. Nach Sill (vgl. 1993, S.88) steckt der Zufall nicht im Ergebnis sondern im Vorgang. So wäre es sachlogischer, von einem zufälligen Vorgang, einem Vorgang mit Zufallscharakter oder auch einem Vorgang mit zufälligem Ergebnis zu sprechen. Trotz der Diskrepanzen werden in der vorliegenden Arbeit die Begriffe synonym verwendet, da der Ausdruck Zufallsexperiment in der Schulbuch- und Fachliteratur vorherrschend ist.
Für die Durchführung eines Zufallsexperimentes werden Zufallsgeneratoren (z.B. Würfel, Münze, Glücksrad) benötigt. Experimente mit Zufallsgeneratoren können ein- oder mehrstufig sein bzw. eine symmetrische oder eine asymme trische Wahrscheinlichkeitsverteilung aufweisen (vgl. Neubert 2012, S. 27). Symmetrisch bedeutet, jedem Versuchsausgang kann die gleiche Wahrschein lichkeit zugeordnet werden (z.B. Münze). Bei asymmetrischen Zufalls generatoren ergibt sich eine Ungleichverteilung der den möglichen Versuchs ausgängen zugeordneten Wahrscheinlichkeiten (z.B. Glücksrad mit verschie den großen Feldern).
„Die Menge aller […] möglichen Ergebnisse wird als Ergebnisraum […] bezeichnet“ (Neubert 2012, S.27). Jede Teilmenge des Ergebnisraums Ω ist ein Ereignis. Ein Ereignis kann sich aus genau einem Ergebnis (Elementarereignis) oder aus mehreren Ergebnissen zusammensetzen. Ist die Ereignismenge leer, bezeichnet man dies als unmögliches Ereignis. Enthält die Ereignismenge allerdings alle möglichen Ergebnisse, spricht man von einem sicheren Ereignis. Als Gegenereignisse werden alle Ergebnisse des Ereignisraums definiert, die nicht zum Ereignis gehören (z.B. Es gewinnen alle ungeraden Zahlen beim Würfeln. Die Vier gehört zur Menge der Gegenereignisse).
Zusammenfassung der Kapitel
I Einleitung: Diese Einleitung führt in die Bedeutung der Stochastik in der Lebenswirklichkeit ein und erläutert das Ziel der Arbeit, ein Verständnis für Wahrscheinlichkeiten in der dritten Grundschulklasse zu etablieren.
II Theoretische Grundlagen: Dieses Kapitel definiert zentrale stochastische Begriffe und begründet die Aufnahme der Stochastik in den Grundschullehrplan aus entwicklungs- und lernpsychologischer Sicht.
III Praktische Umsetzung: Dieser Teil dokumentiert die empirische Durchführung einer zehnteiligen Unterrichtssequenz, in der Kinder mit verschiedenen Zufallsgeneratoren arbeiten und ihre Gewinnchancen kritisch reflektieren.
IV Abschließende Reflexion: Das Fazit stellt die Erkenntnis heraus, dass stochastisches Denken ein kontinuierlicher Prozess ist und dass Schüler durch das praktische Experimentieren die notwendige Kompetenz zur kritischen Teilhabe in der Informationsgesellschaft erlangen.
Schlüsselwörter
Stochastik, Grundschule, Wahrscheinlichkeit, Zufallsexperiment, Zufallsgenerator, Gewinnchance, Problemlösen, Modellbildung, mathematische Kompetenzen, Daten, Häufigkeit, Kombinatorik, Spielregeln, Reflexion, Primarstufe.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit befasst sich mit der Vermittlung stochastischer Grundkonzepte in einer dritten Grundschulklasse durch handlungsorientierte Zufallsexperimente.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Felder sind die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung, die Arbeit mit Daten, die Rolle des Zufalls in Alltagssituationen und die Modellbildung in der Mathematik.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, Kindern ein Verständnis für Wahrscheinlichkeiten zu vermitteln, damit sie Gewinnchancen bei Glücksspielen realistisch einschätzen und kritisch reflektieren können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine empirische Unterrichtssequenz durchgeführt, ergänzt durch eine Pre- und Posttest-Diagnose zur Analyse des Wissensstandes der Schüler.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil widmet sich der praktischen Umsetzung verschiedener Unterrichtseinheiten mit Zufallsgeneratoren wie Würfeln, Glücksrädern und Urnen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Stochastik, Wahrscheinlichkeit, Zufallsexperiment, Problemlösekompetenz und kritische Reflexion charakterisiert.
Wie gehen Kinder laut Arbeit mit dem Begriff "Zufall" um?
Zu Beginn der Arbeit assoziieren Kinder den Begriff häufig mit subjektivem Glück, Pech, Seltenheit oder Unregelmäßigkeit, oft ohne mathematischen Bezug.
Warum wird die Arbeit mit Glücksrädern als besonders wertvoll erachtet?
Glücksräder ermöglichen durch die Variation von Feldgrößen und -anzahlen eine anschauliche Verknüpfung von Flächenvergleichen mit dem Begriff der Eintrittswahrscheinlichkeit.
- Quote paper
- Susann Türke (Author), 2015, Die Arbeit mit Zufallsexperimenten in der dritten Jahrgangsstufe. Kindern einen Zugang zur Stochastik ermöglichen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/441833
