Schulinterner Lehrplan EF zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe. Mathematik

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1 Schulinterner Lehrplan EF zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe Mathematik

2 Inhalt Seite 1 Die Fachgruppe Mathematik am Albertus-Magnus- Gymnasium 3 2 Entscheidungen zum Unterricht Unterrichtsvorhaben Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Lehr- und Lernmittel 21 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen 20 4 Qualitätssicherung und Evaluation 21 2

3 1 Die Fachgruppe Mathematik am Albertus-Magnus- Gymnasium Das Albertus-Magnu-Gymnasium ist Gymnasium der Stadt Köln. Es liegt im erweiterten Innenstadtbereich und hat eine entsprechend heterogene Schülerschaft, was den sozialen und ethnischen Hintergrund betrifft. Das Albertus- Magnus-Gymnasium ist in der Sekundarstufe I vierzügig und wird als Ganztagsgymnasium geführt. In der Regel werden in der Einführungsphase vier parallele Grundkurse eingerichtet, aus denen sich für die Q-Phase ein bis zwei Leistungs- und drei Grundkurse entwickeln. Der Unterricht findet im 45-Minuten-Takt statt, die Kursblockung sieht grundsätzlich für Grundkurse eine, für Leistungskurse zwei Doppelstunden vor. Den im Schulprogramm ausgewiesenen Zielen, Schülerinnen und Schüler ihren Begabungen und Neigungen entsprechend individuell zu fördern und ihnen Orientierung für ihren weiteren Lebensweg zu bieten, fühlt sich die Fachgruppe Mathematik in besonderer Weise verpflichtet: Schülerinnen und Schüler aller Klassen- und Jahrgangsstufen werden zur Teilnahme an den vielfältigen Wettbewerben im Fach Mathematik angehalten und, wo erforderlich, begleitet. Für die Sekundarstufe II hat die Fachgruppe eine regelmäßige Arbeitsgemeinschaft mit Themen und Aufgaben aus vergangenen Mathematik-Olympiaden und A-lympiaden eingerichtet. Für den Fachunterricht aller Stufen besteht Konsens darüber, dass wo immer möglich mathematische Fachinhalte mit Lebensweltbezug vermittelt werden. Für die Sekundarstufe I gibt es dazu verbindliche Absprachen mit anderen Fachgruppen, wie z. B. Geographie, Politik und Biologie. Besonders eng ist die Zusammenarbeit mit der Fachgruppe Physik, was deshalb leicht fällt, da sie eine echte Teilmenge der Fachgruppe Mathematik darstellt. In der Sekundarstufe II kann verlässlich darauf aufgebaut werden, dass die Verwendung von Kontexten im Mathematikunterricht bekannt ist. In der Sekundarstufe I wird ein wissenschaftlicher Taschenrechner ab Klasse 7 (derzeitiges Modell CASIO FX 85 GT Plus) verwendet, dynamische Geometrie- Software und Tabellenkalkulation werden an geeigneten Stellen im Unterricht genutzt, der Umgang mit ihnen eingeübt. Dazu stehen in der Schule zwei PC- Unterrichtsräume zur Verfügung. In der Sekundarstufe II kann deshalb davon ausgegangen werden, dass die Schülerinnen und Schüler mit den grundlegenden Möglichkeiten dieser digitalen Werkzeuge vertraut sind. Der grafikfähige Taschenrechner (derzeitiges Modell TI 82 STATS) wird in der Einführungsphase eingeführt. 3

4 2 Entscheidungen zum Unterricht 2.1 Unterrichtsvorhaben Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im Kernlehrplan angeführten Kompetenzen abzudecken. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, Schülerinnen und Schülern Lerngelegenheiten zu ermöglichen, so dass alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans von ihnen erfüllt werden können. Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene. Im Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben (Kapitel 2.1.1) wird die Verteilung der Unterrichtsvorhaben dargestellt. Sie ist laut Beschluss der Fachkonferenz verbindlich für die Unterrichtsvorhaben I, II und III der Einführungsphase und für die Unterrichtsphasen der Qualifikationsphase. Die zeitliche Abfolge der Unterrichtsvorhaben IV bis VIII der Einführungsphase ist jeweils auf die Vorgaben zur Vergleichsklausur abzustimmen. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über die Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten Kompetenzen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit für die Lehrkräfte herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie Kompetenzen an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen, während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene konkretisierter Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen, individuelle Förderung, besondere Schülerinteressen oder aktuelle Themen zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans ca. 75 Prozent der Bruttounterrichtszeit verplant. Während der Fachkonferenzbeschluss zum Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben zur Gewährleistung vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Kurswechslern und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die Ausweisung konkretisierter Unterrichtsvorhaben (Kapitel 2.1.2) empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktischmethodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Begründete Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben sind im Rahmen der pädagogischen Freiheit der Lehrkräfte jederzeit mög- 4

5 lich. Sicherzustellen bleibt allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle prozess- und inhaltsbezogenen Kompetenzen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden. Dies ist durch entsprechende Kommunikation innerhalb der Fachkonferenz zu gewährleisten. 5

6 2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben Unterrichtsvorhaben I: Einführungsphase Unterrichtsvorhaben II: Thema: Beschreibung der Eigenschaften von Funktionen und deren Nutzung im Kontext (E-A1) Zentrale Kompetenzen: Modellieren Werkzeuge nutzen Thema: Von der durchschnittlichen zur lokalen Änderungsrate (E-A2) Zentrale Kompetenzen: Argumentieren Werkzeuge nutzen Inhaltsfeld: Funktionen und Analysis (A) Inhaltlicher Schwerpunkt: Grundlegende Eigenschaften von Potenz- und Sinusfunktionen Zeitbedarf: 23 Std. Inhaltsfeld: Funktionen und Analysis (A) Inhaltlicher Schwerpunkt: Grundverständnis des Ableitungsbegriffs Zeitbedarf: 19 Std. Unterrichtsvorhaben III: Thema: Von den Potenzfunktionen zu den ganzrationalen Funktionen und deren Eigenschaften (E-A3) Zentrale Kompetenzen: Problemlösen Argumentieren Werkzeuge nutzen Inhaltsfeld: Funktionen und Analysis (A) Inhaltlicher Schwerpunkt: Differentialrechnung ganzrationaler Funktionen Zeitbedarf: 15 Std. Unterrichtsvorhaben IV: Thema: Den Zufall im Griff Modellierung von Zufallsprozessen (E-S1) Zentrale Kompetenzen: Modellieren Werkzeuge nutzen Inhaltsfeld: Stochastik (S) Inhaltlicher Schwerpunkt: Mehrstufige Zufallsexperimente Zeitbedarf: 6 Std. 6

7 Unterrichtsvorhaben V: Einführungsphase Fortsetzung Unterrichtsvorhaben VI: Thema: Testergebnisse richtig interpretieren Umgang mit bedingten Wahrscheinlichkeiten (E- S2) Zentrale Kompetenzen: Modellieren Kommunizieren Inhaltsfeld: Stochastik (S) Inhaltlicher Schwerpunkt: Bedingte Wahrscheinlichkeiten Zeitbedarf: 9 Std. Thema: Entwicklung und Anwendung von Kriterien und Verfahren zur Untersuchung von Funktionen (E-A4) Zentrale Kompetenzen: Problemlösen Argumentieren Inhaltsfeld: Funktionen und Analysis (A) Inhaltlicher Schwerpunkt: Differentialrechnung ganzrationaler Funktionen Zeitbedarf: 15 Std. Unterrichtsvorhaben VII: Thema: Unterwegs in 3D Koordinatisierungen des Raumes (E-G1) Zentrale Kompetenzen: Modellieren Kommunizieren Inhaltsfeld: Analytische Geometrie und Lineare Algebra (G) Inhaltlicher Schwerpunkt: Koordinatisierungen des Raumes Zeitbedarf: 6 Std. Unterrichtsvorhaben VIII: Thema: Vektoren bringen Bewegung in den Raum (E- G2) Zentrale Kompetenzen: Problemlösen Inhaltsfeld: Analytische Geometrie und Lineare Algebra (G) Inhaltlicher Schwerpunkt: Vektoren und Vektoroperationen Zeitbedarf: 9 Std. Summe Einführungsphase: 102 Stunden 7

8 Übersicht über die Unterrichtsvorhaben E-Phase Unterrichtsvorhaben Thema Stundenzahl I E-A1 23 II E-A2 19 III E-A3 15 IV E-S1 6 V E-S2 9 VI E-A4 15 VII E-G1 6 VIII E-G2 9 Summe: Konkretisierte Unterrichtsvorhaben Vorhabenbezogene Konkretisierung: Die Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben bezieht sich auf die Kapitel des Buches Lambacher Schweizer Mathematik für die Einführungsphase NRW (ISBN ). Durch die Orientierung an dem Lehrwerk soll für die Schülerinnen und Schüler eine Transperenz der inhaltlichen Themenschwerpunkte geschaffen werden. Konkrete Selbsteinschätzung, selbstständiges und produktives Üben soll durch die Seiten Training am Ende eines jeden Kapitels und durch die Seiten Check-in am Ende des Buches gefördert werden. 8

9 Zeitraum Inhaltsbezogene Kompetenzen Lambacher Schweizer Einführungsphase prozessbezogene Kompetenzen Klassenarbeit (1 UE entspricht 45 Minuten) Funktionen und Analysis E-A1 Grundlegende Eigenschaften von Potenz- und Sinusfunktionen Kapitel I Funktionen 2 UE 1 Funktionen 4 UE einfache Transformationen (Streckung, Verschiebung) auf Funktionen (quadratische Funktionen) anwenden und die zugehörigen Parameter deuten 4 UE Eigenschaften von Potenzfunktionen mit ganzzahligen Exponenten sowie von quadratischen und kubischen Wurzelfunktionen beschreiben 2 UE am Graphen oder Term einer Funktion ablesbare Eigenschaften als Argumente beim Lösen innermathematischer Probleme verwenden 4 UE Polynomgleichungen, die sich durch einfaches Ausklammern oder Substituieren auf lineare oder quadratische Gleichungen zurückführen lassen, ohne Hilfsmittel lösen 4 UE einfache Transformationen (Streckung, Verschiebung) auf Funktionen (Sinusfunktion, quadratische Funktionen, Potenzfunktionen) anwenden und die zugehörigen Parameter deuten 2 Lineare und quadratische Funktionen 3 Potenzfunktionen 4 Ganzrationale Funktionen 5 Symmetrie von Funktionsgraphen 6 Nullstellen ganzrationaler Funktionen 7 Verschieben und Strecken von Graphen 3 UE Wiederholen Vertiefen Vernetzen Exkursion Polynomdivision und Linearfaktorzerlegung Problemlösen Lösen Reflektieren Argumentieren Vermuten Begründen Kommunizieren Rezipieren Produzieren Diskutieren Werkzeuge nutzen ausgewählte Routineverfahren auch hilfsmittelfrei zur Lösung einsetzen, Werkzeuge auswählen, die den Lösungsweg unterstützen die Plausibilität von Ergebnissen überprüfen Vermutungen aufstellen und beispielgebunden unterstützen vorgegeben Argumentationen und mathematische Beweise erklären Beobachtungen, bekannte Lösungswege und Verfahren beschreiben, mathematische Fachbegriffe in theoretischen Zusammenhängen erläutern eigene Überlegungen formulieren und eigene Lösungswege beschreiben zu mathematikhaltigen, auch fehlerbehafteten Aussagen und Darstellungen begründet Stellung nehmen, ausgearbeitete Lösungen hinsichtlich ihrer Verständlichkeit und fachsprachlichen Qualität beurteilen, auf der Grundlage fachbezogener Diskussionen Entscheidungen herbeiführen Digitale Werkzeuge nutzen zum Erkunden und zum Darstellen von Funktionen (graphisch und als Wertetabelle), zielgerichteten Variieren der Parameter von Funktionen, Lösen von Gleichungen 9

10 Zeitraum Inhaltsbezogene Kompetenzen Lambacher Schweizer Einführungsphase prozessbezogene Kompetenzen Klassenarbeit (1 UE entspricht 45 Minuten) Funktionen und Analysis E-A2 Grundverständnis des Ableitungsbegriffs Differentialrechnung ganzrationaler Funktionen 2 UE durchschnittliche Änderungsraten berechnen und im Kontext interpretieren 2 UE lokale Änderungsraten berechnen und im Kontext interpretieren, auf der Grundlage eines propädeutischen Grenzwertbegriffs an Beispielen den Übergang von der durchschnittlichen zur lokalen Änderungsrate qualitativ erläutern, die Tangente als Grenzlage einer Folge von Sekanten deuten, die Ableitung an einer Stelle als lokale Änderungsrate/Tangentensteigung deuten 2 UE die Ableitung an einer Stelle als lokale Änderungsrate/Tangentensteigung deuten 2 UE Änderungsraten funktional beschreiben und interpretieren (Ableitungsfunktion), Funktionen graphisch ableiten 6 UE die Ableitungsregel für Potenzfunktionen mit natürlichem Exponenten nutzen, die Summen- und Faktorregel auf ganzrationale Funktionen anwenden 2 UE 3 UE die Kosinusfunktion als Ableitung der Sinusfunktion nennen Kapitel II Abhängigkeiten und Änderungen - Ableitung 1 Mittlere Änderungsrate - Differenzenquotient 2 Momentane Änderungsrate - 3 Die Ableitung an einer bestimmten Stelle berechnen 4 Die Ableitungsfunktion 5 Ableitungsregeln 6 Tangente 7 Ableitung der Sinusfunktion Wiederholen Vertiefen Vernetzen Modellieren Mathematisieren Sachsituationen in mathematische Modelle übersetzen, mithilfe math. Kenntnisse und Fertigkeiten eine Lösung innerhalb des math. Modells erarbeiten Reflektieren die Plausibilität von Ergebnissen überprüfen Validieren die erarbeitete Lösung wieder auf die Sachsituation beziehen, die Angemessenheit aufgestellter Modelle für die Fragestellung reflektieren Problemlösen Erkunden Lösen Reflektieren Argumentieren Vermuten Beurteilen Kommunizieren Rezipieren Produzieren Diskutieren Werkzeuge nutzen Muster und Beziehungen erkennen heuristische Strategien und Prinzipien nutzen, geeignete Begriffe, Zusammenhänge und Verfahren zur Problemlösung auswählen die Plausibilität von Ergebnissen überprüfen Vermutungen aufstellen Ergebnisse, Begriffe und Regeln auf Verallgemeinerbarkeit überprüfen Beobachtungen, bekannte Lösungswege und Verfahren beschreiben, die Fachsprache und fachspezifische Notation in angemessenem Umfang verwenden, flexibel zwischen mathematischen Darstellungsformen wechseln zu mathematikhaltigen, auch fehlerbehafteten Aussagen und Darstellungen begründet Stellung nehmen Digitale Werkzeuge nutzen zum Erkunden und Berechnen und zum Darstellen von Funktionen (graphisch und als Wertetabelle), zielgerichteten Variieren von Parametern, grafischen Messen von Steigungen, Berechnen der Ableitung einer Funktion an einer Stelle 10

11 Zeitraum Inhaltsbezogene Kompetenzen Lambacher Schweizer Einführungsphase prozessbezogene Kompetenzen Klassenarbeit (1 UE entspricht 45 Minuten) Funktionen und Analysis E-A3 Grundlegende Eigenschaften von Potenzfunktionen Differentialrechnung ganzrationaler Funktionen Kapitel III Eigenschaften von Funktionen 2 UE Eigenschaften eines Funktionsgraphen beschreiben 1 Charakteristische Punkte eines Funktionsgraphen 2 UE Eigenschaften von Funktionsgraphen (Monotonie) mithilfe des Graphen der Ableitungsfunktion begründen 4 UE Eigenschaften von Funktionsgraphen (Extrempunkte) mithilfe des Graphen der Ableitungsfunktion begründen, lokale und globale Extrema im Definitionsbereich unterscheiden, das notwendige Kriterium und das Vorzeichenwechselkriterium zur Bestimmung von Extrempunkten verwenden 4 UE Am Graphen oder Term einer Funktion ablesbare Eigenschaften als Argumente beim Lösen von außermathematischen Problemen verwenden 2 Monotonie 3 Hoch- und Tiefpunkte 4 Mathematische Fachbegriffe in Sachzusammenhängen 3 UE Wiederholen Vertiefen Vernetzen Exkursion Extremstellen mithilfe der zweiten Ableitung bestimmen Modellieren Strukturieren Sachsituationen mit Blick auf eine konkrete Fragestellung erfassen Mathematisieren Sachsituationen in mathematische Modelle übersetzen, mithilfe math. Kenntnisse und Fertigkeiten eine Lösung innerhalb des math. Modells erarbeiten Validieren die erarbeitete Lösung wieder auf die Sachsituation beziehen Problemlösen Erkunden Lösen Reflektieren Argumentieren Vermuten Begründen Kommunizieren Rezipieren Produzieren Werkzeuge nutzen Muster und Beziehungen erkennen ausgewählte Routineverfahren auch hilfsmittelfrei zur Lösung einsetzen, Werkzeuge auswählen, die den Lösungsweg unterstützen, einschränkende Bedingungen berücksichtigen Ergebnisse auf dem Hintergrund der Fragestellung überprüfen, die Plausibilität von Ergebnissen überprüfen, verschiedene Lösungswege vergleichen Vermutungen aufstellen und mithilfe von Fachbegriffen präzisieren math. Regeln und Sätze für Begründungen nutzen Beobachtungen, bekannte Lösungswege und Verfahren beschreiben, math. Begriffe in Sachzusammenhängen erläutern die Fachsprache und fachspezifische Notation in angemessenem Umfang verwenden, Arbeitsschritte nachvollziehbar dokumentieren Digitale Werkzeuge nutzen zum Erkunden und zum Darstellen von Funktionen (graphisch und als Wertetabelle)

12 Zeitraum Inhaltsbezogene Kompetenzen Lambacher Schweizer Einführungsphase prozessbezogene Kompetenzen Klassenarbeit (1 UE entspricht 45 Minuten) Stochastik E-S1 und S2 Mehrstufige Zufallsexperimente Bedingte Wahrscheinlichkeiten 3 UE Alltagssituationen als Zufallsexperimente deuten, Zufallsexperimente simulieren, Wahrscheinlichkeitsverteilungen aufstellen und Erwartungswertbetrachtungen durchführen 3 UE Sachverhalte mithilfe von Baumdiagrammen modellieren, Mehrstufige Zufallsexperimente beschreiben und mithilfe der Pfadregeln Wahrscheinlichkeiten ermitteln 3 UE Urnenmodelle zur Beschreibung von Zufallsprozessen verwenden, Sachverhalte mithilfe von Baumdiagrammen und Vieroder Mehrfeldertafeln modellieren, bedingte Wahrscheinlichkeiten bestimmen, Problemstellungen im Kontext bedingter Wahrscheinlichkeiten bearbeiten 3 UE Teilvorgänge mehrstufiger Zufallsexperimente auf stochastische Unabhängigkeit prüfen, Problemstellungen im Kontext bedingter Wahrscheinlichkeiten bearbeiten 3 UE Problemstellungen im Kontext bedingter Wahrscheinlichkeiten bearbeiten Kapitel V Wahrscheinlichkeit* 1 Wahrscheinlichkeitsverteilung - Erwartungswert 2 Mehrstufige Zufallsexperimente, Pfadregel 3 Vierfeldertafel, bedingte Wahrscheinlichkeiten 4 Stochastische Unabhängigkeit Wiederholen Vertiefen Vernetzen Exkursion Bedingte Wahrscheinlichkeiten und Lernen aus Erfahrung - die Bayes sche Regel Modellieren Strukturieren zunehmend komplexe Sachsituationen mit Blick auf eine konkrete Fragestellung erfassen und strukturieren, Annahmen treffen und begründet Vereinfachungen einer realen Situation vornehmen, Mathematisieren zunehmend komplexe Sachsituationen in mathematische Modelle übersetzen, mithilfe math. Kenntnisse und Fertigkeiten eine Lösung innerhalb des math. Modells erarbeiten, einem mathematischen Modell verschiedene passende Sachsituationen zuordnen, Validieren die erarbeitete Lösung wieder auf die Sachsituation beziehen Problemlösen Erkunden Fragen zu einer gegebenen Problemsituation finden und stellen, die Situation analysieren und strukturieren, Lösen ausgewählte Routineverfahren auch hilfsmittelfrei zur Lösung einsetzen, Werkzeuge auswählen, die den Lösungsweg unterstützen Reflektieren Ergebnisse auf dem Hintergrund der Fragestellung und auf Plausibilität überprüfen, verschiedene Lösungswege vergleichen Argumentieren Vermuten Begründen Kommunizieren Rezipieren Werkzeuge nutzen Vermutungen aufstellen und mithilfe von Fachbegriffen präzisieren math. Regeln und Sätze für Begründungen nutzen Informationen aus mathematikhaltigen Texten und Darstellungen erfassen, strukturieren und formalisieren Digitale Werkzeuge nutzen zum Generieren von Zufallszahlen; Ermitteln von Kennzahlen von Wahrscheinlichkeitsverteilungen (Erwartungswert) und zum Erstellen von Histogrammen von Wahrscheinlichkeitsverteilungen 12

13 Zeitraum Inhaltsbezogene Kompetenzen Lambacher Schweizer Einführungsphase prozessbezogene Kompetenzen Klassenarbeit (1 UE entspricht 45 Minuten) Funktionen und Analysis E-A4 Grundlegende Eigenschaften von Exponentialfunktionen Kapitel VI Potenzen in Termen und Funktionen 2 UE 1 Potenzen mit rationalen Exponenten 4 UE Einfache Transformationen (Streckung, Verschiebung) auf Exponentialfunktionen anwenden und die zugehörigen Parameter deuten 2 Exponentialfunktionen 2 UE 3 Exponentialgleichungen und Logarithmus 4 UE Wachstumsprozesse mithilfe linearer Funktionen und Exponentialfunktionen beschreiben; am Graphen oder Term einer Funktion ablesbare Eigenschaften als Argumente beim Lösen von innerund außermathematischen Problemen verwenden 4 Lineare und exponentielle Wachstumsmodelle 3 UE Wiederholen Vertiefen Vernetzen Exkursion Logarithmusgesetze Modellieren Strukturieren zunehmend komplexe Sachsituationen mit Blick auf eine konkrete Fragestellung erfassen und strukturieren, Annahmen treffen und begründet Vereinfachungen einer realen Situation vornehmen, Mathematisieren zunehmend komplexe Sachsituationen in mathematische Modelle übersetzen mithilfe math. Kenntnisse und Fertigkeiten eine Lösung innerhalb des math. Modells erarbeiten, einem mathematischen Modell verschiedene passende Sachsituationen zuordnen, Validieren die erarbeitete Lösung wieder auf die Sachsituation beziehen, die Angemessenheit aufgestellter Modelle für die Fragestellung reflektieren, aufgestellte Modelle mit Blick auf die Fragestellung verbessern Problemlösen Lösen ausgewählte Routineverfahren auch hilfsmittelfrei zur Lösung einsetzen, Werkzeuge auswählen, die den Lösungsweg unterstützen Reflektieren Ergebnisse auf dem Hintergrund der Fragestellung und auf Plausibilität überprüfen, verschiedene Lösungswege vergleichen Argumentieren Vermuten Begründen Kommunizieren Diskutieren Werkzeuge nutzen Vermutungen aufstellen und mithilfe von Fachbegriffen präzisieren vorgegebene Argumentationen und Beweise erklären, zu mathematikhaltigen, auch fehlerbehafteten Aussagen begründet Stellung nehmen Digitale Werkzeuge nutzen zum Darstellen von Funktionen (grafisch und als Wertetabelle), zielgerichteten Variieren der Parameter von Funktionen, und zum Lösen von Gleichungen 13

14 Zeitraum Inhaltsbezogene Kompetenzen E- G1 und G2 Lambacher Schweizer Einführungsphase prozessbezogene Kompetenzen Klassenarbeit (1 UE entspricht 45 Minuten) Analytische Geometrie und Lineare Algebra Koordinatisierungen des Raumes Vektoren und Vektoroperationen 2 UE Geeignete kartesische Koordinatisierungen für die Bearbeitung eines geometrischen Sachverhaltes in der Ebene und im Raum wählen, geometrische Objekte in einem räumlichen kartesischen Koordinatensystem darstellen 2 UE Vektoren (in Koordinatendarstellung) als Verschiebungen deuten und Punkte im Raum durch Ortsvektoren kennzeichnen 2 UE Vektoren addieren, mit einem Skalar multiplizieren und Vektoren auf Kollinearität untersuchen 2 UE Längen von Vektoren und Abstände zwischen Punkten mithilfe des Satzes des Pythagoras berechnen, gerichtete Größen (Geschwindigkeit und Kraft) durch Vektoren darstellen 4 UE Eigenschaften von besonderen Dreiecken und Vierecken mithilfe von Vektoren nachweisen, Geeignete kartesische Koordinatisierungen für die Bearbeitung eines geometrischen Sachverhaltes in der Ebene und im Raum wählen, geometrische Objekte in einem räumlichen kartesischen Koordinatensystem darstellen 3 UE gerichtete Größen (Geschwindigkeit und Beschleunigung) durch Vektoren darstellen Kapitel IV Vektoren* 1 Punkte im Raum 2 Vektoren 3 Rechnen mit Vektoren 4 Betrag eines Vektors - Länge einer Strecke 5 Figuren und Körper untersuchen Wiederholen Vertiefen Vernetzen Exkursion Mit dem Auto in die Kurve - Vektoren in Aktion Modellieren Mathematisieren Sachsituationen in mathematische Modelle übersetzen, mithilfe math. Kenntnisse und Fertigkeiten eine Lösung innerhalb des math. Modells erarbeiten Validieren die erarbeitete Lösung wieder auf die Sachsituation beziehen Problemlösen Erkunden Lösen unterstützen, Argumentieren Vermuten Begründen Beurteilen Kommunizieren Rezipieren Produzieren Diskutieren Werkzeuge nutzen Muster und Beziehungen erkennen Werkzeuge auswählen, die den Lösungsweg geeignete Begriffe, Zusammenhänge und Verfahren zur Problemlösung auswählen Vermutungen aufstellen, beispielgebunden unterstützen und mithilfe von Fachbegriffen präzisieren, Zusammenhänge zwischen Ober- und Unterbegriffen herstellen, math. Regeln und Sätze für Begründungen nutzen sowie Argumente zu Argumentationsketten verknüpfen, verschiedene Argumentationsstrategien nutzen, lückenhafte und fehlerhafte Argumentationsketten erkennen und ergänzen bzw. korrigieren, math. Begriffe in Sachzusammenhängen erläutern, eigene Überlegungen formulieren und eigene Lösungswege beschreiben, Fachsprache und fachspezifische Notation verwenden, zu mathematikhaltigen, auch fehlerbehafteten Aussagen und Darstellungen begründet Stellung nehmen Digitale Werkzeuge nutzen zum Darstellen von Objekten im Raum; grafischen Darstellen von Ortsvektoren und Vektorsummen, Durchführen von Operationen mit Vektoren 14

15 2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit Überfachliche Grundsätze: Geeignete Problemstellungen zeichnen die Ziele des Unterrichts vor und bestimmen die Struktur der Lernprozesse. Inhalt und Anforderungsniveau des Unterrichts entsprechen dem Leistungsvermögen der Schüler/innen. Die Unterrichtsgestaltung ist auf die Ziele und Inhalte abgestimmt. Medien und Arbeitsmittel sind schülernah gewählt. Die Schüler/innen erreichen einen Lernzuwachs. Der Unterricht fördert eine aktive Teilnahme der Schüler/innen. Der Unterricht fördert die Zusammenarbeit zwischen den Schülern/innen und bietet ihnen Möglichkeiten zu eigenen Lösungen. Der Unterricht berücksichtigt die individuellen Lernwege der einzelnen Schüler/innen. Die Schüler/innen erhalten Gelegenheit zu selbstständiger Arbeit und werden dabei unterstützt. Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Partner- bzw. Gruppenarbeit. Der Unterricht fördert strukturierte und funktionale Arbeit im Plenum. Die Lernumgebung ist vorbereitet; der Ordnungsrahmen wird eingehalten. Die Lehr- und Lernzeit wird intensiv für Unterrichtszwecke genutzt. Es herrscht ein positives pädagogisches Klima im Unterricht. Wertschätzende Rückmeldungen prägen die Bewertungskultur und den Umgang mit Schülerinnen und Schülern. Fachliche Grundsätze: Im Unterricht werden fehlerhafte Schülerbeiträge produktiv im Sinne einer Förderung des Lernfortschritts der gesamten Lerngruppe aufgenommen. Der Unterricht ermutigt die Lernenden dazu, auch fachlich unvollständige Gedanken zu äußern und zur Diskussion zu stellen. Die Bereitschaft zu problemlösenden Arbeiten wird durch Ermutigungen und Tipps gefördert und unterstützt. Die Einstiege in neue Themen erfolgen grundsätzlich mithilfe sinnstiftender Kontexte, die an das Vorwissen der Lernenden anknüpfen und deren Bearbeitung sie in die dahinter stehende Mathematik führt. Es wird genügend Zeit eingeplant, in der sich die Lernenden neues Wissen aktiv konstruieren und in der sie angemessene Grundvorstellungen zu neuen Begriffen entwickeln können. Durch regelmäßiges wiederholendes Üben werden grundlegende Fertigkeiten wachgehalten. Im Unterricht werden an geeigneter Stelle differenzierende Aufgaben (z. B. Blütenaufgaben ) eingesetzt. 15

16 Die Lernenden werden zu regelmäßiger, sorgfältiger und vollständiger Dokumentation der von ihnen bearbeiteten Aufgaben angehalten. Im Unterricht wird auf einen angemessenen Umgang mit fachsprachlichen Elementen geachtet. Digitale Medien werden regelmäßig dort eingesetzt, wo sie dem Lernfortschritt dienen. 2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung Auf der Grundlage von 48 SchulG, 13 APO-GOSt sowie Kapitel 3 des Kernlehrplans Mathematik hat die Fachkonferenz im Einklang mit dem entsprechenden schulbezogenen Konzept die nachfolgenden Grundsätze zur Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung beschlossen. Die nachfolgenden Absprachen stellen die Minimalanforderungen an das lerngruppenübergreifende gemeinsame Handeln der Fachgruppenmitglieder dar. Bezogen auf die einzelne Lerngruppe kommen ergänzend weitere der in den Folgeabschnitten genannten Instrumente der Leistungsüberprüfung zum Einsatz. Verbindliche Absprachen: Die Aufgaben für Klausuren in parallelen Grund- bzw. Leistungskursen werden im Vorfeld abgesprochen und nach Möglichkeit gemeinsam gestellt. Klausuren können nach entsprechender Wiederholung im Unterricht auch Aufgabenteile enthalten, die Kompetenzen aus weiter zurückliegenden Unterrichtsvorhaben oder übergreifende prozessbezogene Kompetenzen erfordern. Alle Klausuren in der Q-Phase enthalten auch Aufgaben mit Anforderungen im Sinne des Anforderungsbereiches III (vgl. Kernlehrplan Kapitel 4). Für die Aufgabenstellung der Klausuraufgaben werden die Operatoren der Aufgaben des Zentralabiturs verwendet. Diese sind mit den Schülerinnen und Schülern zu besprechen. Die Korrektur und Bewertung der Klausuren erfolgt anhand eines kriterienorientierten Bewertungsbogens, den die Schülerinnen und Schüler als Rückmeldung erhalten. Schülerinnen und Schülern wird in allen Kursen Gelegenheit gegeben, mathematische Sachverhalte zusammenhängend (z. B. eine Hausaufgabe, einen fachlichen Zusammenhang, einen Überblick über Aspekte eines Inhaltsfeldes ) selbstständig vorzutragen. Sofern schriftliche Übungen (20 Minuten als Kompetenzüberprüfung bezüglich des unmittelbar zurückliegenden Unterrichtsvorhabens) gestellt werden sollen, verständigen sich dazu die Fachlehrkräfte paralleler Kurse und verfahren in diesen gleichartig.

17 Verbindliche Instrumente: Überprüfung der schriftlichen Leistung Einführungsphase: Zwei Klausuren je Halbjahr, davon eine (in der Regel die vierte Klausur in der Einführungsphase) als landeseinheitlich zentral gestellte Klausur. Dauer der Klausuren: 2 Unterrichtsstunden. (Vgl. APO-GOSt B 14 (1) und VV 14.1.) Grundkurse Q-Phase Q 1.1 Q 2.1: Zwei Klausuren je Halbjahr. Dauer der Klausuren: 3 Unterrichtsstunden (die Fachkonferenz hat beschlossen, hier die obere Grenze der Bandbreite für Q1 und Q2 zu nutzen). (Vgl. APO-GOSt B 14 (2) und VV 14.12) Grundkurse Q-Phase Q 2.2: Eine Klausur unter Abiturbedingungen für Schülerinnen und Schüler, die Mathematik als 3. Abiturfach gewählt haben. Dauer der Klausur: 3 Zeitstunden. (Vgl. APO-GOSt B 14 (2) und VV 14.2.) Leistungskurse Q-Phase Q 1.1 Q 2.1: Zwei Klausuren je Halbjahr. Dauer der Klausuren: 4 Unterrichtsstunden (die Fachkonferenz hat beschlossen, in allen Klausuren dieser Kurshalbjahre einheitlich zu verfahren). (Vgl. APO- GOSt B 14 (2) und VV 14.2.) Leistungskurse Q-Phase Q 2.2: Eine Klausur unter Abiturbedingungen (die Fachkonferenz hat beschlossen, die letzte Klausur vor den Abiturklausuren unter Abiturbedingungen bzgl. Dauer und inhaltlicher Gestaltung zu stellen). Dauer der Klausur: 4,25 Zeitstunden. (Vgl. APO-GOSt B 14 (2) und VV 14.2.) Facharbeit: Gemäß Beschluss der Lehrerkonferenz wird die erste Klausur Q2 für diejenigen Schülerinnen und Schüler, die eine Facharbeit im Fach Mathematik schreiben, durch diese ersetzt. (Vgl. APO-GOSt B 14 (3) und VV 14.3.) Überprüfung der sonstigen Leistung In die Bewertung der sonstigen Mitarbeit fließen folgende Aspekte ein, die den Schülerinnen und Schülern bekanntgegeben werden müssen: Beteiligung am Unterrichtsgespräch (Quantität und Kontinuität) Qualität der Beiträge (inhaltlich und methodisch) Eingehen auf Beiträge und Argumentationen von Mitschülerinnen und -schülern, Unterstützung von Mitlernenden Umgang mit neuen Problemen, Beteiligung bei der Suche nach neuen Lösungswegen Selbstständigkeit im Umgang mit der Arbeit Umgang mit Arbeitsaufträgen (Hausaufgaben, Unterrichtsaufgaben ) Anstrengungsbereitschaft und Konzentration auf die Arbeit Beteiligung während kooperativer Arbeitsphasen Darstellungsleistung bei Referaten oder Plakaten und beim Vortrag von Lösungswegen 17

18 Ergebnisse schriftlicher Übungen Erstellen von Protokollen Anfertigen zusätzlicher Arbeiten, z. B. eigenständige Ausarbeitungen im Rahmen binnendifferenzierender Maßnahmen, Erstellung von Computerprogrammen. Konkretisierte Kriterien: Kriterien für die Überprüfung der schriftlichen Leistung Die Bewertung der schriftlichen Leistungen in Klausuren erfolgt über ein Raster mit Hilfspunkten, die im mithilfe eines Erwartungshorizont. Dabei sind in der Qualifikationsphase alle Anforderungsbereiche zu berücksichtigen, wobei der Anforderungsbereich II den Schwerpunkt bildet. Die Zuordnung der Hilfspunktsumme zu den Notenstufen orientiert sich in der Einführungsphase an der zentralen Klausur und in der Qualifikationsphase am Zuordnungsschema des Zentralabiturs. Die Note ausreichend (5 P.) soll bei Erreichen von ca. 50% der Hilfspunkte erteilt werden. Von den genannten Zuordnungsschemata kann im Einzelfall begründet abgewichen werden, wenn sich z. B. besonders originelle Teillösungen nicht durch Hilfspunkte gemäß den Kriterien des Erwartungshorizontes abbilden lassen oder eine Abwertung wegen besonders schwacher Darstellung (APO-GOSt 13 (2)) angemessen erscheint. Kriterien für die Überprüfung der sonstigen Leistungen Im Fach Mathematik ist in besonderem Maße darauf zu achten, dass die Schülerinnen und Schüler zu konstruktiven Beiträgen angeregt werden. Daher erfolgt die Bewertung der sonstigen Mitarbeit nicht defizitorientiert oder ausschließlich auf fachlich richtige Beiträge ausgerichtet. Vielmehr bezieht sie Fragehaltungen, begründete Vermutungen, sichtbare Bemühungen um Verständnis und Ansatzfragmente mit in die Bewertung ein. Im Folgenden werden Kriterien für die Bewertung der sonstigen Leistungen jeweils für eine gute bzw. eine ausreichende Leistung dargestellt. Dabei ist bei der Bildung der Quartals- und Abschlussnote jeweils die Gesamtentwicklung der Schülerin bzw. des Schülers zu berücksichtigen, eine arithmetische Bildung aus punktuell erteilten Einzelnoten erfolgt nicht: Leistungsaspekt Anforderungen für eine gute Leistung ausreichende Leistung Die Schülerin, der Schüler

19 Qualität der Unterrichtsbeiträge Kontinuität/Quantität Selbstständigkeit Hausaufgaben Kooperation Gebrauch der Fachsprache Werkzeuggebrauch nennt richtige Lösungen und begründet sie nachvollziehbar im Zusammenhang der Aufgabenstellung geht selbstständig auf andere Lösungen ein, findet Argumente und Begründungen für ihre/seine eigenen Beiträge kann ihre/seine Ergebnisse auf unterschiedliche Art und mit unterschiedlichen Medien darstellen beteiligt sich regelmäßig am Unterrichtsgespräch bringt sich von sich aus in den Unterricht ein ist selbstständig ausdauernd bei der Sache und erledigt Aufgaben gründlich und zuverlässig strukturiert und erarbeitet neue Lerninhalte weitgehend selbstständig, stellt selbstständig Nachfragen erarbeitet bereitgestellte Materialien selbstständig erledigt sorgfältig und vollständig die Hausaufgaben trägt Hausaufgaben mit nachvollziehbaren Erläuterungen vor bringt sich ergebnisorientiert in die Gruppen-/Partnerarbeit ein arbeitet kooperativ und respektiert die Beiträge Anderer wendet Fachbegriffe sachangemessen an und kann ihre Bedeutung erklären setzt Werkzeuge im Unterricht sicher bei der Bearbeitung von Aufgaben und zur Visualisierung von Ergebnissen ein präsentiert vollständig, strukturiert und gut nachvollziehbar nennt teilweise richtige Lösungen, in der Regel jedoch ohne nachvollziehbare Begründungen geht selten auf andere Lösungen ein, nennt Argumente, kann sie aber nicht begründen kann ihre/seine Ergebnisse nur auf eine Art darstellen nimmt eher selten am Unterrichtsgespräch teil beteiligt sich gelegentlich eigenständig am Unterricht benötigt oft eine Aufforderung, um mit der Arbeit zu beginnen; arbeitet Rückstände nur teilweise auf erarbeitet neue Lerninhalte mit umfangreicher Hilfestellung, fragt diese aber nur selten nach erarbeitet bereitgestellte Materialen eher lückenhaft erledigt die Hausaufgaben weitgehend vollständig, aber teilweise oberflächlich nennt die Ergebnisse, erläutert erst auf Nachfragen und oft unvollständig bringt sich nur wenig in die Gruppen-/Partnerarbeit ein unterstützt die Gruppenarbeit nur wenig, stört aber nicht versteht Fachbegriffe nicht immer, kann sie teilweise nicht sachangemessen anwenden benötigt häufig Hilfe beim Einsatz von Werkzeugen zur Bearbeitung von Aufgaben Präsentation/Referat präsentiert an mehreren Stellen eher oberflächlich, die Präsentation weist Verständnislücken auf Schriftliche Übung ca. 75% der erreichbaren ca. 50% der erreichbaren Punkte 19

20 Punkte 2.4 Lehr- und Lernmittel Als Lehrwerk für den Unterricht hat sich die Fachschaft Mathematik für die Neuauflage des Buches Lambacher Schweizer Mathematik für die Einführungsphase NRW (ISBN ) entschieden. Begleitend zu diesem Buch werden die Schülerinnen und Schüler an das Arbeiten mit der Formelsammlung Mathematik (Gymnasium) (ISBN ) herangeführt. Die Fachschaft Mathematik am Albertus-Magnus-Gymnasium hat sich entschieden in Klasse 7 einen Wissenschaftlichen Taschenrechner (derzeitiges Modell CASIO FX 85 GT Plus) einzuführen. Dieser kann selbstverständlich auch in der Einführungsphase weiterhin genutzt werden. Zu Beginn der Einführungsphase wird mithilfe einer schulinternen Sammelbestellung der Graphikfähige Taschenrechner (verpflichtend) eingeführt (derzeitiges Modell TI 82 STATS) ab Beginn des Unterrichtsvorhaben III eingeführt. 3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen Schülerinnen Schüler des Albertus-Magnus-Gymnasium haben bei vielfältigen Mathematikwettbewerben (Känguru, A-lympiade und Wiskunde B, Mathematik-Olympiade, Köln-Bonner-Mathematikturnier) die Möglichkeiten außerunterrichtlich und unterrichtsübergreifend ihre erworbenen Kompetenzen zu präsentieren. Fächerübergreifendes Arbeiten ist derzeit in Planung, da viele andere Fächer auch einen neuen Lehrplan für die gymnasiale Oberstufe bekommen haben. Bei der Evaluation (siehe Kapitel 4) soll dieser Punkt auch ganz konkret evaluiert werden. 4 Qualitätssicherung und Evaluation

21 Durch parallele Klausuren (vgl. 2.3) in den Grundkursen, durch Diskussion der Aufgabenstellung von Klausuren in Fachdienstbesprechungen und eine regelmäßige Erörterung der Ergebnisse von Leistungsüberprüfungen wird ein hohes Maß an fachlicher Qualitätssicherung erreicht. Das schulinterne Curriculum (siehe 2.1) ist zunächst bis 2017 für den ersten Durchgang durch die gymnasiale Oberstufe nach Erlass des Kernlehrplanes verbindlich. Jeweils vor Beginn eines neuen Schuljahres, d.h. erstmalig nach Ende der Einführungsphase im Sommer 2015 werden in einer Sitzung der Fachkonferenz für die nachfolgenden Jahrgänge zwingend erforderlich erscheinende Veränderungen diskutiert und ggf. beschlossen, um erkannten ungünstigen Entscheidungen schnellstmöglich entgegenwirken zu können. Nach Abschluss des Abiturs 2017 wird eine Arbeitsgruppe aus den zu diesem Zeitpunkt in der gymnasialen Oberstufe unterrichtenden Lehrkräften auf der Grundlage ihrer Unterrichtserfahrungen eine Gesamtsicht des schulinternen Curriculums vornehmen und eine Beschlussvorlage für die erste Fachkonferenz des folgenden Schuljahres erstellen. 21