Schule trifft Wissenschaft: Kooperationsprojekt des GSW mit der Universität Siegen

Als sich Dr. Felicitas Pielsticker vom Fachbereich Mathematik der Uni Siegen im Oktober an den Direktor des Gymnasiums Schloss Wittgenstein Christian Tang mit der Bitte um Teilnahme an dem Kooperationsprojekt von Frau Amelie Vogler wandte, war dieser als Mathematiklehrer sofort begeistert. Mitte November war es dann so weit: Das Forschungsteam besuchte das GSW. Zwei Zielgruppen hatten sich die Wissenschaftlerinnen für das Projekt ausgesucht. Zum einen ging es um den Leistungskurs der Jahrgangsstufe Q2 und zum anderen um die Klassen 6.

Schüler beim Kooperationsprojekt mit der Universität Siegen

Foto: Hartmut Kramer

Die jungen Forscher*innen der Klasse 6a des Gymnasiums Schloss Wittgenstein bei der Arbeit.

Der LK Mathematik beschäftigte sich mit der Programmierung von Navigationssystemen. Hier erarbeiteten die Schüler*innen in einer ersten Doppelstunde Kriterien, die man bei der Programmierung beachten muss. Mathematisch gesehen geht es dabei um das Problemlösen in der Graphentheorie. Die Aufgaben waren eng an der Erlebniswelt der Jugendlichen orientiert. So sollten sie in einer kurzen Übung einen Graphen nutzen, um einen Plan für ihre Freizeitgestaltung nach der Schule zu entwerfen. In einem nächsten Schritt wurde der „optimale“ Weg durch Bad Laasphe von Ejot über das Ristorante da Michele bis zum Aldi geplant, um Austauschschüler*innen die Stadt zeigen zu können. Der Mathematik-LK war begeistert. Niklas Schneider betont: „Man hat da ein Thema behandelt, was so in der Schule nicht vorkommt. Es war sehr interessant, so einen Algorithmus kennenzulernen und zu sehen, womit man sich im Studium auseinandersetzt.“ Aus Sina Schäfer fand es „spannend zu erfahren, wie Navigationssysteme funktionieren“.

In der zweiten Doppelstunde ging es um das sog. „Königsberger Brückenproblem“. In der alten preußischen Stadt Königsberg (heute Kaliningrad) war der dortige Fluss von sieben Brücken überspannt. Das zentrale Rätsel lautete: „Ist es möglich, durch die Stadt zu gehen, dabei jede Brücke genau einmal zu überqueren und zum Ausgangspunkt zurückzukommen?“

Der Mathematiker Leonard Euler konnte dieses Rätsel im Jahre 1736 lösen und gab damit den Anstoß zur Entstehung der Graphentheorie. Die Schüler*innen des GSW setzten ihren ganzen Ehrgeiz daran, auf Eulers Spuren zu wandeln. Am Ende waren alle zufrieden und Benedikt Wille hoffte „für die nächsten Kurse, dass dieses Projekt wiederholt wird“.

In den Klassen 6 wurde an zwei aufeinanderfolgenden Tagen mit jeweils vier Unterrichtsstunden untersucht, wie Schüler*innen im Umgang mit dem Recheninstrument „Zahlenschieber“ ihre mathematischen Kompetenzen entwickeln und entfalten können. Hier wurde der Unterricht ganz anders gestaltet, als die Kinder es bislang kannten, denn spannende Phasen der Gruppenarbeit und besondere Gesprächssituationen wurden mittels Handykamera und Stativen zu Forschungszwecken videographiert. Betreut wurden die beiden Klassen von Amelie Vogler, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin und zwei studentischen Hilfskräften. Selbstverständlich wurden im Vorfeld die Eltern um ihr Einverständnis gebeten, da die sowohl schriftlich als auch mit Ton und Bild erhobenen Daten anonymisiert ausgewertet und anschließend zu Forschungszwecken genutzt werden sollen.

Schülerinnen der Klasse 6a — Die jungen Forscher*innen der Klasse 6a des Gymnasiums Schloss Wittgenstein bei der Arbeit.

Am ersten Tag lernten die Schüler*innen die Funktionsweise der Zahlenschieber kennen, die zuvor an der Uni Siegen mit dem 3 D-Drucker für sie hergestellt worden sind. In Gruppen setzten sie sich dann zusammen, verglichen ihre Ergebnisse und diskutierten ihre Erkenntnisse zur Funktionsweise des altertümlichen Gerätes. Inga erkennt stolz: „Wenn man über 9 rechnen möchte, muss man in die nächste Reihe auf dem Schieber rutschen.“

Nachdem zunächst einfache Rechnungen gelöst wurden, standen bald zwei- und mehrstellige Zahlen auf dem Programm. Dion und Oskar präsentierten gekonnt einen Rechenweg, mit dem die Addition von dreistelligen Zahlen erklärt wurde. Besonders spannend wurde es, als eine Anleitung zum Gebrauch des Zahlenschiebers für die Schüler zu schreiben war, die leider nicht am Workshop teilnehmen konnten. Die Schüler*innen erhielten iPads, auf denen die App „Book Creator“ installiert war.

Lukas, Jolina und Manoah hatten in ihrer Gruppe die wesentlichen Bestandteile einer solchen Anleitung erschlossen: „Man braucht eine gute Überschrift, schöne Bilder, eine genaue Beschreibung der einzelnen Schritte und ganz viele Beispiele!“ Nun konnten sie ihr „Buch“ schreiben, Fotos mit dem iPad machen und in den Text einfügen. Die Klasse 6a stellt übereinstimmend fest: „Das war eine tolle Abwechslung und es war cool mit dem Zahlenschieber und den iPads zu arbeiten.“

Die Studenten der Uni und ihre Dozenten waren von dem Engagement der Schüler*innen sowohl im LK als auch in den Klassen 6 begeistert. Schulleiter Christian Tang resümiert: „Das Forschungsprojekt war für unsere Schüler*innen ein großer Gewinn. Der Zugang zur Mathematik wurde ihnen einmal mehr lebensnah und realistisch nahegebracht. Sowohl die großen als auch die kleinen Schüler*innen profitieren von dieser „Mathematik zum Anfassen“. Besonders schön ist es für den Fachbereich Mathematik, dass das Forschungsteam im Januar wiederkommt – mit einem Projekt im Leistungskurs der Jahrgangsstufe Q1.

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