Die Kompetenz K4 „Mathematische Darstellungen“ umfasst im Grundschulunterricht nicht nur das Erkennen und Nutzen mathematischer Repräsentationen, sondern auch deren gezielte Veränderung und Verknüpfung. Beim Arbeiten mit einem digitalen Modellierprogramm können Schülerinnen und Schüler diese Kompetenz in besonderer Weise entwickeln, indem sie geometrische Formen zunächst als vorgegebene Objekte erkennen, auswählen und auf einer digitalen Arbeitsebene platzieren. Durch das Verschieben und Skalieren der Formen setzen sie sich mit deren Lage, Größe und räumlichen Beziehungen auseinander und verändern mathematische Darstellungen gezielt entsprechend einer eigenen Konstruktionsabsicht.
Darüber hinaus eröffnet das Modellierprogramm Möglichkeiten, einzelne geometrische Körper zu komplexeren Darstellungen zusammenzuführen. Dies zeigt sich beispielsweise beim Verschmelzen mehrerer Formen mithilfe der Funktion „Gruppieren“. Die Lernenden erfahren dabei, dass komplexe räumliche Objekte aus einfacheren geometrischen Grundformen zusammengesetzt werden können. Zugleich werden Beziehungen zwischen Teilfiguren und Gesamtfigur sichtbar und für die Konstruktion nutzbar.
Auch das Kennenlernen von Achsen, Drehwerkzeugen und Ausrichtungsfunktionen erweitert die Möglichkeiten des mathematischen Darstellens. Indem Formen gedreht oder entlang einer Linie der Arbeitsebene ausgerichtet werden, müssen räumliche Lagebeziehungen bewusst wahrgenommen und verändert werden. Die digitalen Werkzeuge dienen dabei nicht lediglich der technischen Bedienung, sondern können Ausgangspunkt für mathematische Überlegungen zu Orientierung, Symmetrie, Parallelität oder räumlicher Anordnung sein.
Eine weitere Form der Veränderung mathematischer Darstellungen stellt das Erzeugen von Bohrungen dar. Hierbei wird nicht nur ein Objekt hinzugefügt, sondern durch das gezielte Entfernen eines Teilbereichs eine neue geometrische Form erzeugt. Die Schülerinnen und Schüler können dadurch erfahren, dass digitale geometrische Modelle sowohl durch additive als auch durch subtraktive Operationen konstruiert werden können.
Für den Grundschulunterricht ist dabei entscheidend, dass die Nutzung der digitalen Funktionen fachlich gerahmt wird. Das bloße Bedienen von Werkzeugen stellt noch keine mathematische Kompetenzentwicklung dar. Produktiv wird die Arbeit insbesondere dann, wenn Schülerinnen und Schüler ihre Veränderungen beschreiben, begründen und hinsichtlich ihrer Wirkung auf das Modell reflektieren. Auf diese Weise kann die digitale Modellierungsumgebung dazu beitragen, mathematische Darstellungen nicht nur zu erzeugen, sondern sie als veränderbare, miteinander verknüpfte und begründungsbedürftige Repräsentationen geometrischer Vorstellungen zu verstehen.
Kompetenz K4 „Mathematische Darstellungen“
- Erkennen von fertigen Formen im Modellierprogramm #
- Bewegen von Formen auf die Arbeitsebene und Veränderungen vornehmen – Skalieren
- Verschmelzen von Formen durch die Funktion „Gruppieren“
- Kennenlernen von Achsen und Drehwerkzeugen
- Formen an einer Linie der Arbeitsebene ausrichten
- „Bohrung erzeugen“