Eine Mathe-App für MINT in der Mittelstufe

A Math App for STEM foundations — Vortrag zum MINTwoch, 17.06.26

schlau.app

Kurzprofil der Mathe-App schlau.app

Wozu? Basis-Mathe der Mittelstufe trainieren
Eine Web-App: in jedem Browser, keine Installation nötig
Optional Installation für iPhone, Android, Windows
Idealer Einsatz in der Schule: am digitalen Whiteboard
Einfache Nutzung: Aufgabe, Hilfe, Lösung, Erklärung
Ergänzung: Print-Materialien für den Klassenraum

Wozu? Basis-Mathe der Mittelstufe trainieren

schlau.app Überblick

Idealer Einsatz in der Schule … am digitalen Whiteboard

Idealer Einsatz in der Schule

… am Digitalen Whiteboard

Einfache Nutzung: 4 Buttons

Das Problem: Mathe ist „Bottleneck" für MINT in der Mittelstufe

(Warum ist das ein systematisches Problem?)

Thesen:

Naturwissenschaftliches Verständnis braucht Sprache und Mathe. Begriffliche Klarheit ist ohne Mathe-Bezug nicht möglich.
Der Mathe-Unterricht liefert häufig nicht die Voraussetzung dafür: „Anwendungsaufgaben" handeln seltener von MINT.
Der Physikunterricht fordert zu wenig Mathekönnen ein, sodass durch Mustererkennung und Auswendiglernen mehr Punkte erreicht werden können.

Beispiel 1: die Goldene Regel der Mechanik

Häufige Form: „Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen."

Physik: - Einfach: Kraft mal Hebelarm ist auf beiden Seiten gleich - Schwieriger: ausrechnen!

Beispiel 2: Wirkungsgrad

„Intuitiv" verständlich: Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Nutzenergie zu eingesetzter Energie.

Wirkungsgrad

Beispiel 3: Funktionaler Zusammenhang

„Gesunder Menschenverstand": Je schneller das Auto fährt, desto länger ist der Bremsweg.

Physik: Der Bremsweg nimmt (in erster Näherung) quadratisch zu, weil die (kinetische) Energie quadratisch zunimmt. Schwierigere Frage: Um wie viel ist der Bremsweg größer, wenn die Geschwindigkeit verdoppelt wird?

Beispiel 4: Halbwertszeit, auch: Zinseszins

„Gesunder Menschenverstand": Wenn die Hälfte nach 3 Stunden zerfallen ist, dann ist nach 6 Stunden alles weg.

Physik: Halbwertszeit verstehen.

Generisches Bottleneck-Beispiel: Proportionale Zusammenhänge

Bottleneck-Beispiel

Aus der Lehrer-Seite von schlau.app

Beispiele physikalischer Formeln, die alle dieselbe Grundstruktur des Umstellens verlangen:

Elastische Kraft: F = k · x
Ohmsches Gesetz: U = I · R
Elektrische Leistung: P = U · I
Gleichförmige Bewegung: s = v · t
Konstante Beschleunigung: v = a · t
Zweites Newtonsches Gesetz: F = m · a
Energie und Leistung: E_pot = m · g · h und P = F · v

Diese ganze Vielfalt bleibt SchülerInnen, die nicht umformen können, verborgen. Sie können nur über diese Dinge „diskutieren" und irgendwelche „Kompetenzen" pflegen, doch sie können diese Physik nicht betreiben — oder nur so, wie im Sachunterricht der Grundschule.

Drei Bottlenecks

Die Konzepte erscheinen klar, z. B. lineare Gleichungen, aber es fehlt an Skills, z. B. Umstellen.
Die Konzepte werden durchgenommen, aber nicht in die Praxis umgesetzt (Physik wäre ideal!). Dadurch verblassen Kenntnisse.
Als Ergebnis fühlt sich MINT zu mathelastig an — und die Motivation sinkt.