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2023 | Buch

Einführung in die Mathematik für Lehramtskandidat*innen

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Über dieses Buch

Häufig ist zu hören, dass Mathematik schwierig, nicht anwendbar und formal sei, die Schulmathematik der Grund- und unteren Sekundarstufe jedoch einfach, anwendbar und verständlich. In beiden Ansichten verbirgt sich jedoch nur die halbe Wahrheit.

Fangen wir doch einfach einmal bei der Arithmetik in der Grundschule an: Warum hat eine Rechenoperation wie die Division eigentlich nur ein einziges Ergebnis? Woher kommen die natürlichen Zahlen? Die elementare Mathematik beruht bei Weitem nicht nur auf der Nutzung der vier verschiedenen Grundrechenarten. Insbesondere das Unterrichten von Mathematik beinhaltet nicht nur das Wissen um mathematische Objekte, sondern auch um deren Ursprünge und Beziehungen untereinander. Anders formuliert: Die elementare Schulmathematik muss von einem höheren Standpunkt aus betrachtet werden.

Die Idee des Buches ist einfach erklärt: Es geht in erster Linie um die Einführung in mathematische Denk- und Schreibweisen und erst danach um das Erlernen bestimmter mathematischer Inhalte. Vorbereitende Aufgaben, die an der Mathematik der Grund- und unteren Sekundarstufe ansetzen, sollen Einblick in die Inhalte des jeweiligen Kapitels vermitteln, sodass die Inhalte selbst weniger Probleme bereiten sollten. Ausgehend hiervon wird der Fokus auf die Darstellung der Inhalte und den Umgang mit ihnen gelegt. Die Präsentation der Inhalte in Form von Definitionen, Sätzen und Beweisen bildet den Kern der Inhaltsbetrachtungen. Hierbei wird häufig zwischen einer formalen Darstellung und einer Prosaform gewechselt, teilweise (insbesondere zu Beginn des Buches) wird beides angeführt. Die Wahl der jeweiligen Darstellung dient dem Aufbau von Verständnis bei der Leserschaft (das Buch richtet sich an Lehramtsstudierende für Primarstufe, Sonderpädagogik und Sekundarstufe I). Durch die Wahl einer Prosaform werden an einigen Stellen mathematische Details wegfallen. Die Mathematikexpert*innen mögen dies verzeihen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Mengenlehre
Zusammenfassung
In der Mathematik werden verschiedene Symbole genutzt, um entweder Gegenstände zu bezeichnen oder Beziehungen auszudrücken. Relativ zur Schulmathematik drückt das Symbol „+“ beispielsweise aus, dass die links und rechts von diesem Symbol stehenden Objekte zu addieren sind. Grundsätzlich ist die Sprache der Mathematik und in der Mathematik von besonderer Bedeutung, insofern sie verschiedene Funktionen erfüllen soll bzw. muss. Dieses Kapitel dient vorrangig dem Zweck, in diese Sprache anschaulich gestützt einzusteigen.
Michael Meyer
Kapitel 2. Aussagenlogik
Zusammenfassung
Vorbereitende Übung 2.1.In diesem Kapitel erfolgt eine genauere Betrachtung der bereits zuvor verwendeten Zeichen. Im Fokus steht die Frage, wie Wahrheit von einer Aussage auf eine andere übertragen werden kann. Diese Übertragung ist wesentlich beim Beweisen.
Michael Meyer
Kapitel 3. Grundlagen der natürlichen Zahlen
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird betrachtet, wie die natürlichen Zahlen aufgebaut sind. Da wir alle schon einige Erfahrungen mit diesen Zahlen gemacht haben, soll deren Aufbau zunächst an einer einführenden Übung angedacht werden. Anschließend erfolgt eine formalere Betrachtung.
Michael Meyer
Kapitel 4. Zahlentheorie – Teil I: Teilbarkeitslehre in   
Zusammenfassung
In diesem Kapitel steht die Teilbarkeit im Bereich der natürlichen Zahlen im Mittelpunkt der Betrachtung. Diese wird zunächst definiert, und es werden einige Eigenschaften der Teilbarkeit betrachtet. Ein wesentliches Zwischenziel dieses Kapitels ist der Satz, welcher aussagt, dass eine Division mit Rest mit zwei natürlichen Zahlen immer ein existierendes und eindeutiges Ergebnis liefert.
Michael Meyer
Kapitel 5. Von den Primzahlen zum Hauptsatz der elementaren Zahlentheorie
Zusammenfassung
In diesem Kapitel wird eine besondere Menge von Zahlen genauer betrachtet: die Primzahlen. Ziel ist es, mit diesen Primzahlen den Hauptsatz der elementaren Zahlentheorie zu beweisen. Dieser wird – im Vergleich zur Darstellung natürlicher Zahlen in einem \({b}\)-adischen Stellenwertsystem – eine andere Zerlegungsmöglichkeit für die natürlichen Zahlen aufzeigen. Allein das Wort „Hauptsatz“ deutet bereits die Tragweite dieses Satzes an.
Michael Meyer
Kapitel 6. Zahlentheorie –Teil II: Ganze Zahlen
Zusammenfassung
In den vorherigen Kapiteln wurde betrachtet, wie sich die Teilbarkeit im Bereich der natürlichen Zahlen verhält. Aus dem Alltag wissen wir bereits, dass es Zahlen über die natürlichen Zahlen hinaus gibt, denn beispielsweise ein Thermometer besitzt eine Anzeige auch unterhalb von \(0\). In diesem Kapitel soll zunächst ein weiterer Zahlbereich eingeführt und zusätzlich untersucht werden, wie es sich mit der Teilbarkeit in diesem Zahlbereich verhält.
Michael Meyer
Kapitel 8. Grundbegriffe der Algebra
Zusammenfassung
Die (abstrakte) Algebra beschäftigt sich u. a. mit den Eigenschaften von Operationen, die auf gegebenen Mengen möglich sind bzw. sein sollten. Aus der Schulzeit sind vermutlich die sog. algebraischen Termumformungen bekannt. Hierbei verändert man eine gegebene Gleichung derart, bis ein gewünschtes Ergebnis erscheint. Im bisherigen Verlauf dieses Buches trat dies beispielsweise bei dem euklidischen Algorithmus auf.
Michael Meyer
Kapitel 9. Lösungen und Lösungshinweise
Zusammenfassung
In diesem Kapitel finden sich Lösungen und Lösungsansätze zu den einzelnen vor- bzw. nachbereitenden Aufgaben in diesem Buch. Wie schon zuvor thematisiert, sollte hier nicht zu schnell nachgeschlagen werden, denn das eigene Durchdringen der Aufgaben ist dem eigenen Verständnis sehr zuträglich. Dies gilt insbesondere für die vorbereitenden Übungen, durch welche Sie zunächst in das Thema einsteigen.
Michael Meyer
Metadaten
Titel
Einführung in die Mathematik für Lehramtskandidat*innen
verfasst von
Michael Meyer
Copyright-Jahr
2023
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-64027-2
Print ISBN
978-3-662-64026-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-64027-2

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