{"id":2064,"date":"2013-06-04T14:26:39","date_gmt":"2013-06-04T13:26:39","guid":{"rendered":"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=2064"},"modified":"2015-02-05T15:36:27","modified_gmt":"2015-02-05T14:36:27","slug":"wissensaufbau-von-den-fussen-her","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/vom-kopf-auf-die-fuesse\/didaktisches-grundmodell\/wissensaufbau-von-den-fussen-her\/","title":{"rendered":"Wissensaufbau von den F\u00fcssen her"},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: right;\"><a title=\"Als pdf \u00f6ffnen\" href=\"http:\/\/www.hrkll.ch\/\/vom_Kopf_auf_die_Fuesse\/Hintergrund\/Didaktik_von_unten.pdf\" target=\"_blank\"><em>etwas ausf\u00fchrlicher als pdf <\/em><\/a><\/p>\n<h1>Situierte Kompetenz<\/h1>\n<p>Kompetenz gleich welcher Art ist <a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=40\">situationsgebunden<\/a>. Wenn eine Person eine bestimmte Situation kompetent bew\u00e4ltigen kann, ist damit noch lange nicht gesagt, dass ihr dies in einer anderen, vermeintlich \u00e4hnlichen Situation ebenfalls gelingt. Dies gilt auch f\u00fcr Berechnungssituationen jeglicher Art. Eine kleine Geschichte als Beispiel, erz\u00e4hlt von Hans Heymann, Mathematikdidaktiker (Heymann, 1996, S. 207f; das Zitat ist leicht gek\u00fcrzt):<\/p>\n<p>\u201eEine charakteristische Szene mit meiner Tochter Katharina \u2013 seinerzeit 13 Jahre alt und dem Fach Mathematik nicht sonderlich zugetan \u2013 erlaubt Vermutungen dar\u00fcber, durch welche Missverst\u00e4ndnisse die Kluft zwischen dem mathematischen Denken und dem Alltagsdenken zustande kommt: Katharina hatte, im Rahmen einer Hausaufgabe, unter ordnungsgem\u00e4sser Anwendung der Bruchrechenregeln die Zahl 2 durch \u00bc dividiert und kam dann zu mir, weil sie sich \u00fcber die 8 als Ergebnis wunderte. Wieso konnte das Ergebnis gr\u00f6sser sein als der Dividend? Sie hatte doch \u201ageteilt\u2019! Ich versuchte ihr einsichtig zu machen, weshalb das so sein muss. Als Gegenbeispiel hielt sie mir vor, wenn sie einen Apfel \u201ain Viertel\u2019 teile, seien die St\u00fccke aber kleiner als der Apfel. Ich wies sie auf den Unterschied zwischen \u201ateilen in\u2019 und \u201ateilen durch\u2019 hin. Abschliessend meinte sie: \u201aOkay, ich weiss jetzt, wie man das rechnen muss. Aber du willst mir doch wohl nicht weismachen, dass man in Mathe logisch denkt!\u2019\u201c<\/p>\n<p>Mit dieser Schwierigkeit steht Katharina nicht allein da. Nach meinen pers\u00f6nlichen Sch\u00e4tzungen bekommen mindestens die H\u00e4lft aller Leute das Dividieren durch einen Bruch nie in den Griff \u2013 unabh\u00e4ngig vom Bildungsniveau. Das Problem ist, dass sie eine ganz bestimmte Situation vor Augen haben: Das \u201eTeilen\u201c oder \u201eVerteilen\u201c eines Apfels oder Kuchens auf mehrere Kinder. Daneben gibt es aber noch andere Situationen, die man zwar auch mit Dividieren bew\u00e4ltigen kann, die aber einer ganz anderen Fragestellung entsprechen.<\/p>\n<p>Eine typische zweite solche Situation w\u00e4re das \u201eAufteilen\u201c oder \u201eEnthaltensein\u201c. Beispielsweise: \u201e2 kg Mehl sollen in S\u00e4cke zu \u00bc kg abgef\u00fcllt werden. Wie viele S\u00e4cke ben\u00f6tigt man?\u201c F\u00fcr die meisten Personen verschwinden ihre urspr\u00fcnglichen Probleme augenblicklich, wenn sie sich diese Situation vorstellen. Die Aufgabe wird leicht l\u00f6sbar. Und in diesem Kontext bereitet es \u00fcberhaupt keine M\u00fche zu akzeptieren, dass das Resultat (8) gr\u00f6sser ist, als die Anzahl Kilogramm in der Ausgangsmenge.<\/p>\n<p>Aus der Forschung weiss man, dass sich im Zusammenhang des Dividierens eine\u00a0<a title=\"Als pdf \u00f6ffnen\" href=\"http:\/\/www.hrkll.ch\/\/vom_Kopf_auf_die_Fuesse\/Hintergrund\/Sachsituationen_Divison.pdf\" target=\"_blank\">Vielzahl solcher Situationen<\/a> unterschieden lassen. Jeder dieser Situationen liegt eine andere Sachlogik zugrunde. So ruft z.B. \u201eEin Teppich ist 20 m\u00b2 gross. Er ist 4 m breit. Wie lang ist er?\u201c wieder ein ganz anders Bild hervor als das Verteilen eines Kuchens auf mehrere Personen oder das Aufteilen eines Sack Mehls auf mehrere kleine S\u00e4cke.<\/p>\n<p>All diese Sachverhalte kann die \u201eabstrakte Mathematik\u201c durch dasselbe mathematische Konzept &#8211; der Division einer Gr\u00f6sse durch eine andere &#8211; darstellen und behandeln (vgl. Abbildung 1). Aber damit allein l\u00e4sst sich im Alltag eine entsprechende Aufgabe nicht schnell und sicher l\u00f6sen. Unter anderem braucht es dazu eine Vorstellung davon, was in der Situation tats\u00e4chlich geschieht (vgl. etwa Vergnaud, 1990). Eine solche Vorstellung hilft etwa abzusch\u00e4tzen, ob das Resultat \u00fcberhaupt stimmen kann. Erh\u00e4lt man z.B. beim Verteilen von \u00c4pfeln an Kinder pro Kind mehr \u00c4pfel als urspr\u00fcnglich zur Verf\u00fcgung standen, dann muss etwas schief gegangen sein.<\/p>\n<p>Dass Kompetenz im Sinne von \u201eeine Berechnungssituation sicher und effizient beherrschen\u201c situationsgebunden ist, erkennt man gut, wenn man kompetente Leute danach fragt, ob das Resultat einer bestimmten Berechnung zutreffen kann. Je nach Situation erh\u00e4lt man ganz andere Begr\u00fcndungen:<\/p>\n<ul>\n<li>Vier Kinder teilen sich zwei \u00c4pfel: Dies ergibt einen Apfel auf je zwei Kinder, also einen halben Apfel pro Kind.<\/li>\n<li>2 kg Mehl sollen in S\u00e4cke zu \u00bc kg abgef\u00fcllt werden: F\u00fcr ein Kilogramm braucht es vier S\u00e4cke, also insgesamt 8 S\u00e4cke.<\/li>\n<li>Ein Teppich ist 20 m\u00b2 gross. Er ist 4 m breit: Wenn man sich den Teppich in der L\u00e4ngsrichtung vor sich liegend vorstellt, dann hat vorne eine Reihe von vier Quadratmetern Platz. Dahinter kann eine weitere Reihe hingelegt werden usw. Insgesamt haben f\u00fcnf solche Reihen Platz, also ist der Teppich f\u00fcnf Meter lang.<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-2070 aligncenter\" style=\"border: 0pt none;\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Baum_Division.jpg\" alt=\"Baum_Division\" width=\"465\" height=\"190\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Baum_Division.jpg 465w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/Baum_Division-300x122.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 465px) 100vw, 465px\" \/><\/p>\n<p>Abbildung 1: Verteilen und Aufteilen und andere Spezialf\u00e4lle des Dividierens<\/p>\n<p>\u201eDividieren k\u00f6nnen\u201c ist also als allgemeine mathematische Kompetenz ein hoch gestecktes Ziel. Um von einer derartigen Kompetenz sprechen zu k\u00f6nnen, muss eine Person einerseits in einer Vielzahl von g\u00e4ngigen Situationen je \u00fcber eine entsprechende situative Kompetenz verf\u00fcgt. Zum anderen muss sie, wenn eine neue, noch unvertraute Situation auftaucht, in der Lage sein, sich schnell in deren Eigenarten hineinzudenken. Wer das kann, hat nat\u00fcrlich einen Vorteil. F\u00fcr viele ist dies aber ein zu hoch gestecktes Ziel \u2013 zu hoch, f\u00fcr das, was sie erreichen k\u00f6nnen und\/oder wollen, aber auch zu hoch, f\u00fcr das, was sie erreichen m\u00fcssen, um im (beruflichen) Alltag zurechtzukommen.<\/p>\n<h1>Abstrakte und weniger abstrakte Werkzeuge<\/h1>\n<h2>Dividieren<\/h2>\n<p>Die verschiedenen Ebenen in Abbildung 1 k\u00f6nnen als immer abstraktere und dadurch vielseitigere Werkzeuge verstanden werden, mit denen sich eine immer gr\u00f6ssere Menge konkreter Aufgaben bearbeiten l\u00e4sst. Diese Pyramide l\u00e4sst sich nach oben ohne weiteres noch um einige Stufen erweitern. Man kann die Division a\/b wiederum als einen Spezialfall eines noch viel m\u00e4chtigeren Werkzeugs verstehen, n\u00e4mlich das Aufl\u00f6sen einer Gleichung mit einer Unbekannten (Abbildung 1).<\/p>\n<p>Jede dieser Ebenen hat ihre Berechtigung. Entscheidend ist, dass man je nach Zielgruppe f\u00fcr die Lernenden jenes Werkzeug w\u00e4hlt, welches sie beherrschen k\u00f6nnen.<\/p>\n<h2>Dreisatz<\/h2>\n<p>Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurden Pflegende in einem Kinderspital beobachtet, wie sie eine Infusion vorbereiteten (Hoyles, Noss, &amp; Pozzi, 2001). Wie \u00fcblich hatte der Arzt oder die \u00c4rztin festgelegt, wie viel Milligramm eines Wirkstoffs ein bestimmtes Kind erhalten sollte \u2013 beispielsweise 180 mg. Zur Verf\u00fcgung standen standardisierte Packungen, die beispielsweise jeweils 120 mg Wirkstoff gel\u00f6st in 10 ml Fl\u00fcssigkeit enthielten. Die Pflegenden mussten sich beim Vorbereiten der Infusion \u00fcberlegen, wie viele Packungen sie ben\u00f6tigten, um die vorgegebene Menge Wirkstoff zu erreichen.<\/p>\n<p>Mathematisch abstrakt gesprochen steht bei dieser Situation eine \u201eProportion\u201c im Zentrum: \u201eEine Packung enth\u00e4lt 120 mg Wirkstoff. Wie viele Packungen enthalten 180 mg Wirkstoff?\u201c Als allgemeines Werkzeug bietet sich ein \u201eDreisatz\u201c an. Entsprechend hatten die Pflegenden in der Ausbildung die sogenannte \u201enursing rule\u201c kennengelernt, die \u00fcbersetzt etwa wie folgt lautet:<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-2074 aligncenter\" style=\"border: 0pt none;\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/nursing_rule.jpg\" alt=\"nursing_rule\" width=\"484\" height=\"39\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/nursing_rule.jpg 484w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/nursing_rule-300x24.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 484px) 100vw, 484px\" \/><\/p>\n<p>Mit den Zahlen des Beispiels<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-2077 aligncenter\" style=\"border: 0pt none;\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/nursing_rule_beispiel.jpg\" alt=\"nursing_rule_beispiel\" width=\"230\" height=\"35\" \/><\/p>\n<p>Die Beobachtungen zeigten nun aber, dass dieses Werkzeug im Berufsalltag selten gebraucht wurde. Die wenigsten Pflegenden griffen zu Papier und Bleistift oder z\u00fcckten den Taschenrechner. Stattdessen gelangte meist folgende Strategie zur Anwendung:<\/p>\n<p>Ausgehend von dem Zahlenpaar auf der Packung (z.B. 20 mg in 10 ml) bildeten die Pflegenden vor ihrem inneren Auge das Bild von zwei parallelen Skalen; etwa wie folgt:<\/p>\n<table style=\"width: 40%; margin-left: 30%; margin-right: 30%; line-height: 1em; border-style: none;\">\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center; width: 33%;\">120 mg<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none none solid none; border-width: 1px; text-align: center; width: 33%;\">10 ml<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">60 mg<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none none solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">5 ml<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">30 mg<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none none solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">2.5 ml<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">6 mg<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none none solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">0.5 ml<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid none none; border-width: 1px; text-align: center;\">3 mg<\/td>\n<td style=\"text-align: center; border: 1px none #000000;\">0.25 ml<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Wurde nun z.B. eine Dosis von 30 mg verlangt, sprangen sie auf beiden Skalen gleichzeitig in die entsprechende Richtung. Dabei machten sie rechnerisch einfach zu bew\u00e4ltigende Spr\u00fcnge, also z.B. von 120mg\/10ml zu 60mg\/5ml (halbieren) und dann zu 30mg\/2.5ml (nochmals halbieren). So konnten sie schnell und mit grosser Sicherheit die jeweils ben\u00f6tigte Fl\u00fcssigkeitsmenge bestimmen.<\/p>\n<p>Diese Alltagsstrategie hat gegen\u00fcber der \u201enursing rule\u201c den Vorteil, dass sie viel weniger fehleranf\u00e4llig ist. Dasselbe innere Bild von \u201eMilligramm Wirkstoff gel\u00f6st in Milliliter Fl\u00fcssigkeit\u201c bleibt w\u00e4hrend des ganzen Vorgangs erhalten. Es kommt zu keinen Zwischenresultaten (wie nach dem Dividieren bei der \u201enursing rule\u201c), die schwierig zu interpretieren sind. Es entstehen dadurch kaum unentdeckte Rechnungsfehler. Und schon gar keine wirklich gef\u00e4hrlichen, wie sie beim Rechnen nach der \u201enursing rule\u201c auftreten k\u00f6nnen, wenn man sich beispielsweise beim Dividieren um eine Kommastelle vergreift und pl\u00f6tzlich das Zehnfache des richtigen Wertes erh\u00e4lt.<\/p>\n<p>\u00c4hnlich wie beim Dividieren l\u00e4sst sich also auch hier eine Hierarchie von immer abstrakteren Konzepten f\u00fcr Problemstellungen finden, die mit einem \u201eDreisatz\u201c angegangen werden k\u00f6nnen:<\/p>\n<ul>\n<li>Am einfachsten sind <strong><a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=2109\">parallele Skalen<\/a>, <\/strong>h. graphische Darstellungen oder mentale Vorstellungen, die es erlauben, gekoppelte Gr\u00f6ssen im Gleichschritt zu variieren.<\/li>\n<li>Ein etwas m\u00e4chtigeres Werkzeug ist dann der eigentliche <strong>Dreisatz<\/strong> \u2013 die zwei Schritte von a Einheiten zu einer Einheit und dann von einer Einheit zu b Einheiten.<\/li>\n<li>Noch vielseitiger ist das Konzept von <strong>zwei gleichen Proportionen<\/strong> (das dann auch gleich neu die Idee der \u201eumgekehrten\u201c Proportionalit\u00e4t ins Spiel bringt)<\/li>\n<li>Und all diese Konzepte lassen sich wieder als Spezialfall einer <strong>Gleichung mit einer Unbekannten<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n<h2>Situierte und abstrakte Werkzeuge<\/h2>\n<p>Die Beispiele zeigen, dass die Mathematik als Disziplin zwar viele m\u00e4chtige und vielseitig anwendbare Werkzeuge anbietet. Die abstrakteren davon sind aber nicht unbedingt f\u00fcr den allt\u00e4glichen, praktischen Einsatz geeignet. Das Verh\u00e4ltnis zwischen dem Einsatz abstrakterer mathematischer Werkzeuge und der Bew\u00e4ltigung beruflicher Berechnungssituationen ist \u00e4hnlich wie das Verh\u00e4ltnis zwischen dem Programmieren und dem Benutzen eines Computers. M\u00f6chte man jemanden lehren, wie man am Computer eine Fussnote in einen Text einsetzt, so kann man dieser Person nat\u00fcrlich zu diesem Zweck das Programmieren beibringen. Denn mit Programmieren l\u00e4sst sich grunds\u00e4tzlich jede Aufgabe l\u00f6sen, die sich am Computer stellt. Nur ist der Weg \u00fcber das Programmieren weit und anspruchsvoll. Anstatt \u00fcber Datenstrukturen und logischen Verzweigungen spricht man daher besser dar\u00fcber, in welchem Men\u00fc des benutzten Programms sich der Befehl zum Einf\u00fcgen der Fussnote befindet.<\/p>\n<p>\u00c4hnliches gilt f\u00fcr die Mathematik. F\u00fcr viele berufliche aber auch allt\u00e4gliche Situationen gibt es robuste situierte mathematische Werkzeuge (dazu etwa van der Kooij, 2001). Deren Beherrschung gilt es zu f\u00f6rdern. Die abstrakten Werkzeuge sind zwar m\u00e4chtig und gelegentlich auch faszinierend, im Alltag sind sie aber nicht immer von jedermann handhabbar.<\/p>\n<h1>Verschiedene Berechnungssituationen verschieden sein lassen<\/h1>\n<h2>\u201eProzentrechnen\u201c bei den K\u00f6chen<\/h2>\n<p>Im beruflichen Alltag von <a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=209\">K\u00f6chen und K\u00f6chinnen<\/a> gibt es zwei, vielleicht drei Situationen, in denen Prozentangaben eine Rolle spielen:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Mehrbedarf:<\/strong> Die ben\u00f6tigte Menge eines Ausgangsprodukts ermitteln.<\/li>\n<li><strong>Mehrwertsteuer:<\/strong> Preise auf der Speisekarte anschreiben.<\/li>\n<li><strong>Brotrezept:<\/strong> Ein Brot backen.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Mehrbedarf<\/h3>\n<p>Werden Karotten gesch\u00e4lt, f\u00e4llt etwas weg, d.h. die gesch\u00e4lten Karotten sind leichter, als es die ungesch\u00e4lten waren. Wenn man nun 10 kg gesch\u00e4lte Karotten haben m\u00f6chte, stellt sich die Frage, wie viel Kilogramm ungesch\u00e4lten Karotten ben\u00f6tigt werden.<\/p>\n<p>In professionellen Kochb\u00fcchern werden als Basis f\u00fcr entsprechende Berechnungen sogenannte \u201eVerlustangaben\u201c in Prozent publiziert (beispielsweise Pauli, 2010). Auf mehreren Seiten findet man dort Angaben zu \u201eSch\u00e4lverlusten\u201c, \u201eEntkernverlusten\u201c, \u201eParierverlusten\u201c \u201eGarverlusten\u201c etc.<\/p>\n<p>Beispielsweise verliert man beim Sch\u00e4len und Putzen folgende Anteile<\/p>\n<ul>\n<li>Karotten 15 %<\/li>\n<li>Erbsen 50 %<\/li>\n<li>Kopfsalat 33 %<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die 10 kg Karotten, die nach dem Sch\u00e4len \u00fcbrig bleiben sollen, sind also etwa 85% der urspr\u00fcnglichen Menge. Und damit man am Schluss wirklich 10 kg hat muss man folglich mit etwa 11.764 kg beginnen.<\/p>\n<h3>Mehrwertsteuer<\/h3>\n<p>Bezahlt ein Gast 18.50 Fr. f\u00fcr einen Tagesteller, wird daf\u00fcr eine Mehrwertsteuer f\u00e4llig. Diese betr\u00e4gt in der Schweizer Gastronomie 8%. Diese 8% beziehen sich allerdings nicht auf den vom Gast bezahlten Betrag, sondern berechnen sich als Zuschlag zum Basisverkaufspreis.<\/p>\n<p>18.50 Fr. entsprechen also 108%. Der Basisverkaufspreis ist 17.13 Fr. und die die Mehrwertsteuer betr\u00e4gt 1.37 Fr.<\/p>\n<h3>Brotrezept<\/h3>\n<p>Vielleicht wird in der K\u00fcche auch einmal ein Brot gebacken und es sollen 12 kg Teig nach folgendem Rezept zubereitet werden:<\/p>\n<ul>\n<li>Weizenmehl 80%<\/li>\n<li>Schrot 20%<\/li>\n<li>Wasser 75%<\/li>\n<li>Hefe 4%<\/li>\n<li>Salz 2%<\/li>\n<\/ul>\n<p>In professionellen Brotrezepten werden die Zutaten mit Prozentwerten angegeben. Bezugsgr\u00f6sse ist die Mehlmenge; hier Weizenmehl und Schrot zusammen, die 100% entsprechen. 75% Wasser bedeutet also, dass man zu einem 1 kg Mehl 750 g Wasser zugeben muss. Der Gesamtteig kommt bei diesem Rezept auf 181%, f\u00fcr 12 kg Teig braucht man also 6.630 kg Mehl. Die restlichen Zutaten ergeben sich relativ zum Mehl.<\/p>\n<p><em>(Die 12 kg Teig ergeben 10 kg Brot: 16% Backverlust!)<\/em><\/p>\n<p>Nat\u00fcrlich k\u00f6nnte man nun davon ausgehen, dass in allen drei Situationen dasselbe mathematische Werkzeug \u201eProzentrechnung\u201c anwendbar ist, dass also die Lernenden nur wissen m\u00fcssen, wie \u201eProzentsatz\u201c, \u201eProzentwert\u201c und \u201eGrundwert\u201c zusammenh\u00e4ngen, um mittels dieses Werkzeugs alle drei Situationen bew\u00e4ltigen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Aber auch dieses Werkzeug ist zu abstrakt: Einmal zeigt die Erfahrung, dass vielen Lernenden diese Abstraktionsebene mit vertretbarem Aufwand nicht zug\u00e4nglich ist. Und zum zweiten kann man die jeweiligen Berechnungssituationen nur professionell bew\u00e4ltigen, wenn man daf\u00fcr ganz konkrete Vorstellungen entwickelt, welche durch \u201eProzentsatz\u201c, \u201eProzentwert\u201c und \u201eGrundwert\u201c nicht abgedeckt werden. Beispielsweise ist in der Situa\u00adtion <em>Mehrwertsteuer<\/em> der Prozentsatz ein fixer Wert, der sich nur selten und dann auch nur um wenige Prozentpunkte \u00e4ndert. In der Situation <em>Brotrezepte<\/em> liegt der Wert f\u00fcr Wasser irgendwo zwischen 70% und 80%, andere Werte signalisieren einen Fehler. Und bei der Situation <em>Mehrbedarf<\/em> schwanken die Werte zwischen 5% und 50% und haben einen klar erkennbaren Bezug zur Beschaffenheit der zu verarbeitenden Ware.<\/p>\n<p>Es ist deshalb sinnvoller, diese drei Situationen als drei unterschiedliche Situationen mit je unterschiedlichen Eigenarten zu behandeln. Jemand, der diese drei Situationen perfekt beherrscht, kann eine gute und professionelle Arbeit als K\u00f6chin oder Koch machen \u2013 auch ohne dass ihm oder ihr bewusst ist, dass \u201emathematisch gesehen\u201c die drei Situationen dieselbe Struktur haben.<\/p>\n<h1>Situierte Werkzeuge, Abstraktion als Bonus<\/h1>\n<p>Didaktisch bedeutet das, dass man am besten mit den Lernenden von der konkreten Anwendungssituation her arbeitet und mit ihnen situierte, auf die jeweilige Situation ausgerichtete Werkzeuge erarbeitet.<\/p>\n<h2>Beispiel K\u00fcche<\/h2>\n<p><strong>Mehrbedarf:<\/strong> In dieser Situation ist die typische Fragestellung folgende: Ich m\u00f6chte 10 kg gesch\u00e4lte Karotten; mit wie viel ungesch\u00e4lten Karotten muss ich beginnen? Ein situiertes Werkzeug k\u00f6nnte hier eine Liste von \u201eVielfachen\u201c sein, von Faktoren, die angeben, wie viel mehr man ben\u00f6tigt. Zu diesem Zweck muss man die bekannten Verlustprozente in solche \u201eVielfache\u201c umwandeln. Bei Gurken w\u00fcrden dann etwa aus 5% Sch\u00e4lverlust, 20 % Entkernverlust und 12% Tournierverlust:<\/p>\n<ul>\n<li><b>Sch\u00e4len <\/b>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 1.052<\/li>\n<li><b>Entkernen <\/b>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 1.250<\/li>\n<li><b>Tournieren <\/b>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 1.136<\/li>\n<\/ul>\n<p>So wird auf einen Bick sichtbar, dass man, um 10 kg gesch\u00e4lte Gurken zu erhalten, mit 10.520 kg ungesch\u00e4lter Gurken beginnen muss.<\/p>\n<p>Und will man mehrere Schritte aneinander h\u00e4ngen, gen\u00fcgt es, die entsprechenden Faktoren zu multiplizieren, um einen Gesamtfaktor zu erhalten. Sch\u00e4len &amp; Entkernen &amp; Tournieren: 1.052 x 1.250 x 1.136 = 1.493.<\/p>\n<p><strong>Mehrwertsteuer: <\/strong>Hier k\u00f6nnte die Frage sein: Wenn ich 18.50 Fr. f\u00fcr den Tagesteller verlange, wie gross ist dann mein Basisverkaufspreis? Abh\u00e4ngig davon, welche Genauigkeit ben\u00f6tigt wird, sind verschiedene Zug\u00e4nge denkbar. Der Unterschied zwischen 8% = 0.08 und 100\/108 = 0.074 ist minimal und oft d\u00fcrfte es reichen, dass man f\u00fcr den Basisverkaufspreis trotzdem 92% des effektiven Verkaufspreises einsetzt, obwohl man weiss, dass dies nicht ganz exakt ist. Ist gr\u00f6ssere Genauigkeit gefragt, kann man nat\u00fcrlich mit 92.6% rechnen. Dieser Wert muss jeweils neu berechnet werden, wenn der Mehrwertssteuersatz sich \u00e4ndert, und kann dann bis zur n\u00e4chsten Anpassung beibehalten werden.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-2084 aligncenter\" style=\"border: 0pt none;\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/prozentsituationen_koeche.jpg\" alt=\"prozentsituationen_koeche\" width=\"485\" height=\"273\" \/><\/p>\n<p>Abbildung 5: Situierte Werkzeuge und Abstraktion als Bonus in der K\u00fcche<\/p>\n<p>F\u00fchlen sich die Lernenden einmal in beiden Situationen sicher, spricht selbstverst\u00e4ndlich nichts dagegen, mit ihnen zusammen die beiden Situationen zu vergleichen und \u00c4hnlichkeiten herauszuarbeiten. Vorausgesetzt ist dabei, dass daf\u00fcr Zeit vorhanden ist und dass sich die Lernenden f\u00fcr solch abstraktere \u00dcberlegungen begeistern k\u00f6nnen. V.a. f\u00fcr Lernende, die an eine Berufsmaturit\u00e4t denken oder f\u00fcr sp\u00e4ter h\u00f6here Weiterbildungen ins Auge fassen, d\u00fcrfte ein solcher Abstraktionsversuch n\u00fctzlich sein.<\/p>\n<p>Etwas plakativ k\u00f6nnte man dabei die Auseinandersetzung mit den situierten Werkzeugen als <em>Fachrechnen<\/em> und die Diskussion \u00fcber die \u00c4hnlichkeit der Situationen als <em>Mathematik<\/em> bezeichnen.<\/p>\n<h2>Beispiel Milchtechnologen<\/h2>\n<p>Bei den <a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=211\">Milchtechnologen <\/a>kann es vorkommen, dass die vorhandene Menge Milch von Liter in Kilogramm umgerechnet werden muss, oder umgekehrt. Es lassen sich zwei Berechnungssituationen ausmachen:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Anlieferung:<\/strong> Gr\u00f6ssere Mengen Milch, welche per Tanklaster angeliefert werden, werden bei der Lieferung per Volumen erfasst. Abgerechnet wird aber in Kilogramm. Zu diesem Zweck muss die Menge gelieferte Milch von Liter in Kilogramm umgerechnet werden.<\/li>\n<li><strong>Lagerung:<\/strong> Beim Zentrifugieren sind 2\u2018400 kg Magermilch angefallen. Diese m\u00fcssen irgendwo gelagert werden und auf der Suche nach einem Tank von geeigneter Gr\u00f6sse muss die Menge Milch von kg in Liter umgerechnet werden.<\/li>\n<\/ul>\n<p>F\u00fcr die erste Situation muss man wissen, wie schwer ein Liter Milch ist. Bei Vollmilch sind das 1.030 kg. Ein n\u00fctzliches Werkzeug f\u00fcr diese Situation w\u00e4re beispielsweise eine Tabelle der folgenden Art:<\/p>\n<table style=\"width: 40%; margin-left: 30%; margin-right: 30%; line-height: 1em; border-style: none;\">\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: center; width: 33%; border: 1px solid #000000;\"><strong>Liter<\/strong><\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: solid solid solid none; border-width: 1px; text-align: center; width: 33%;\"><strong>kg<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">1<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">1.030<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">100<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">103<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">1000<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">1030<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">.<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\"><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Die Berechnungen m\u00fcssen dabei recht genau erfolgen, da es darum geht, wer wie viel Geld bezahlt bzw. erh\u00e4lt. In der zweiten Situation muss man wissen, wie viel Platz ein Kilogramm Milch braucht. Man k\u00f6nnte dazu eine analoge Tabelle machen:<\/p>\n<table style=\"width: 40%; margin-left: 30%; margin-right: 30%; line-height: 1em; border-style: none;\">\n<tbody>\n<tr>\n<td style=\"text-align: center; width: 33%; border: 1px solid #000000;\"><strong>kg<\/strong><\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: solid solid solid none; border-width: 1px; text-align: center; width: 33%;\"><strong>Liter<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">1<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">0.971<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">100<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">97.1<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">1000<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\">971<\/td>\n<\/tr>\n<tr>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid solid; border-width: 1px; text-align: center;\">.<\/td>\n<td style=\"border-color: #000000; border-style: none solid solid none; border-width: 1px; text-align: center;\"><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<p>Allerdings ist hier kaum je \u00e4usserste Pr\u00e4zision gefragt. Geht man einfach davon aus, dass ein Kilogramm etwa einen Liter Platz braucht, ist man mit der Sch\u00e4tzung des ben\u00f6tigten Volumens auf der sicheren Seite ohne viel Platz zu verschwenden.<\/p>\n<p>Der mathematische \u00dcberbau \u00fcber die beiden Situationen w\u00e4re der als Formel dargestellte Zusammenhang zwischen Volumen, Masse und Dichte (d):<\/p>\n<p align=\"center\"><i>m = d<\/i><i> <\/i><i>\u00d7 V<\/i><\/p>\n<p>Auch hier spricht nichts dagegen, sofern Zeit und Interesse vorhanden ist, die mathematische Verwandtschaft zwischen den beiden Situationen anhand dieser Formel zu diskutieren. Nur diese Formel ist nicht Voraussetzung daf\u00fcr, um kompetent mit den beiden Situationen umgehen zu k\u00f6nnen. Sie bietet lediglich eine elegante Zusammenfassung f\u00fcr diejenige, welche die Situationen kennen.<\/p>\n<h1>Wissenspakete<\/h1>\n<p>Gute situierte Werkzeuge stellen eine Verbindung zwischen <a href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=202\">drei verschiedenen Welten<\/a> her:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Die Welt der Dinge:<\/strong> In jeder beruflichen Berechnungssituation spielen konkrete Dinge wie Karotten oder Milchmengen eine Rolle. Und diese Dinge haben Eigenschaften, die man kennen und ber\u00fccksichtigen muss. Beispielsweise ist es n\u00fctzlich zu wissen, dass ein Milchtank mit einem Fassungsverm\u00f6gen von 10\u2018000 Liter nat\u00fcrlich auch f\u00fcr 9\u2018710 Liter Platz hat.<\/li>\n<li><strong>Die Welt der Konzepte:<\/strong> Die in den Berechnungssituationen vorkommenden Gr\u00f6ssen stehen zueinander in Beziehung. Diese Beziehungen muss man kennen, um daraus Folgerungen ableiten zu k\u00f6nnen. In beruflichen Berechnungssituationen spielen dabei sehr h\u00e4ufig proportionale Beziehungen eine Rolle: Wenn sich diese Gr\u00f6sse verdoppelt (beispielsweise die Anzahl Liter Milch), dann verdoppelt sich auch jene Gr\u00f6sse (beispielsweise das Gewicht der Milch). Die Welt der Konzepte bietet ein mathematisches Modell f\u00fcr gewisse Aspekte der Welt der Dinge.<\/li>\n<li><strong>Die Welt der Rechenverfahren:<\/strong> Das mathematische Modell kann man verwenden, um f\u00fcr konkrete Werte (beispielsweise eine bestimmte Anzahl Liter Milch) unter Nutzung der vorhandenen Beziehungen geeignete Schlussfolgerungen \u00fcber andere Werte (beispielsweise das Gewicht dieser Milch) abzuleiten. Dazu ben\u00f6tigt man Rechenverfahren, wie etwa die Multiplikation der Milchmenge in Liter mit dem Gewicht eines einzigen Liters.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Was die Lernenden also aufbauen m\u00fcssen, ist f\u00fcr jede Berechnungssituation ein gut integriertes Wissenspaket mit Wissen zu all diesen drei Welten. Im Falle der Situation <em>Brotrezept <\/em>k\u00f6nnte das beispielsweise sein (vgl. Abbildung 6):<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Dinge:<\/strong> Ein Brotteig setzt sich im Wesentlichen aus Mehl und Wasser zusammen. Wasser braucht es dabei etwas weniger als Mehl. Mehl wird typischerweise auf der Waage gewogen. Wasser wird typischerweise mit einem Gef\u00e4ss abgemessen, wobei ein Liter praktisch einem Kilogramm entspricht. Dazu gibt es noch weitere Zutaten, die aber in wesentlich kleineren Mengen als Mehl oder Wasser in den Teig eingehen.<\/li>\n<li><strong>Konzepte:<\/strong> Die Menge jeder einzelnen Zutat wird relativ zu einer Referenzmenge angegeben.<\/li>\n<li><strong>Rechenverfahren:<\/strong> Die ben\u00f6tigte Menge einer Zutat erh\u00e4lt man, indem man die Referenzmenge durch 100 teilt und mit dem Anteil (in Prozent) der Zutat multipliziert.<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: center;\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"size-full wp-image-2091 aligncenter\" style=\"border: 0pt none;\" src=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/wissenspaket_brot_backen.jpg\" alt=\"wissenspaket_brot_backen\" width=\"427\" height=\"222\" srcset=\"https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/wissenspaket_brot_backen.jpg 427w, https:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/wp-content\/uploads\/wissenspaket_brot_backen-300x155.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 427px) 100vw, 427px\" \/><\/p>\n<p>Abbildung 6: Wissenspaket beim Arbeiten mit professionellen Brotrezepten<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Zusammenh\u00e4nge:<\/strong> Als Referenzmenge dient die Mehlmenge. Entsprechend betr\u00e4gt der Anteil des Mehls 100%. Der Anteil des Wassers liegt typischerweise zwischen 70% und 80%. Der Anteil der restlichen Zutaten liegen typischerweise unter 5%.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Ein solches Wissenspaket entsteht nicht von selbst. Es setzt erst einmal ausreichend Erfahrungen mit der realen Berechnungssituation voraus. Aus diesen Erfahrungen gibt sich Wissen \u00fcber die betroffenen \u201eDinge\u201c und ihre Eigenschaften, Wissen \u00fcber Abl\u00e4ufe und die sich daraus ergebenden Fragen, Wissen \u00fcber die situationsangemessene Genauigkeit beim Berechnen etc. Es macht wenig Sinn im Unterricht Berechnungssituationen zu behandeln, zu denen den Lernenden diese Erfahrungen fehlen.<\/p>\n<p>Zum Zweiten ist wichtig, dass sich die Lernenden \u00fcber die Zusammenh\u00e4nge zwischen den in der Berechnungssituation relevanten Gr\u00f6ssen bewusst sind. Wenn ich diese Gr\u00f6sse ver\u00e4ndere, welche anderen Gr\u00f6ssen ver\u00e4ndern sich dann wie? Meist sind diese Zusammenh\u00e4nge nicht sehr komplex. Ein sicheres Arbeiten in den der jeweiligen Berechnungssituation ist aber nur m\u00f6glich, wenn sie durchschaut werden. Dies erreicht man am besten \u00fcber eine spielerische Auseinandersetzung mit was-w\u00e4re-wenn Fragen.<\/p>\n<p>Und drittens stellt sich Routine im Umgang mit der Berechnungssituation und der Ableitung konkreter Resultate f\u00fcr konkrete Gegebenheiten nur \u00fcber \u00dcbung ein. \u00dcbung braucht Zeit. Es ist deshalb sinnvoll, die im Unterricht zur Verf\u00fcgung stehende Zeit gut zu nutzen und sich auf die Fragestellungen zu beschr\u00e4nken, welche im Berufsalltag in der entsprechenden Berechnungssituation tats\u00e4chlich vorkommen.<\/p>\n<h1>Horizontaler Transfer<\/h1>\n<p>Im Extremfall erwerben die Lernenden das notwendige Wissenspaket f\u00fcr jedes neue situierte Werkzeug von Grund auf neu. So ist es denkbar dass K\u00f6chinnen und K\u00f6che wenn sie nach der Situation &#8222;Mehrbedarf&#8220; zur Situation &#8222;Mehrwertsteuer&#8220; gehen dort wieder frisch beginnen, als h\u00e4tten sie noch nie etwas von &#8222;Prozenten&#8220; geh\u00f6rt.<\/p>\n<p>Manchmal mag das sogar der sinnvollste Weg sein, da jeder Versuch, die \u00c4hnlichkeit zwischen den beiden Situationen zu betonen, mehr verwirrt als dass er hilfreich w\u00e4re. Allerdings h\u00e4ngt dies davon ab, wie abstrakt die Gebilde sind, die man w\u00e4hlt, um die \u00c4hnlichkeit zu beschreiben. Manchmal ist es m\u00f6glich, mit Hilfe einer situierten, relativ konkreten Abstraktion zu arbeiten, die es den Lernenden erm\u00f6glicht einen <a title=\"Horizontaler Transfer\" href=\"http:\/\/hrkll.ch\/WordPress\/?page_id=542\">horizontalen Transfer<\/a> von einer unvertrauten zu einer vertrauten Situation zu machen.<\/p>\n<h1>Zitierte Literatur<\/h1>\n<ul>\n<li>Gerster, H.-D., &amp; Schultz, R. (2004). Schwierigkeiten beim Erwerb mathematischer Konzepte im Anfangsunterricht. Bericht zum Forschungsprojekt &#8222;Rechenschw\u00e4che \u2013 Erkennen, Beheben, Vorbeugen&#8220;. Freiburg i.Br.: P\u00e4dagogische Hochschule Freiburg, Institut f\u00fcr Mathematik und Informatik und ihre Didaktiken.<\/li>\n<li>Heymann, H. W. (1996). <em>Allgemeinbildung und Mathematik<\/em>. Weinheim: Beltz.<\/li>\n<li>Hoyles, C., Noss, R., &amp; Pozzi, S. (2001). Proportional Reasoning in Nursing Practice. <em>Journal for Research in Mathematics Education, 32<\/em>(1), 4-27.<\/li>\n<li>Pauli, P. (2010). <em>Lehrbuch der K\u00fcche<\/em>. Neuhausen a.R.: Pauli Fachbuchverlag.<\/li>\n<li>van der Kooij, H. (2001, Mai). Mathematics and Key Skills for the Workplace. <em>ALM Newsletter<\/em>.<\/li>\n<li>Vergnaud, G. (1990). Epistemology and Psychology of Mathematics Education. In P. Nesher &amp; J. Kilpatrick (Eds.), <em>Mathematics and Cognition. <\/em><em>A Research Synthesis by the International Group for the Psychology of Mathematics Education<\/em> (pp. 14-80). Cambridge MA.: Cambridge University Press.<\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>etwas ausf\u00fchrlicher als pdf Situierte Kompetenz Kompetenz gleich welcher Art ist situationsgebunden. Wenn eine Person eine bestimmte Situation kompetent bew\u00e4ltigen kann, ist damit noch lange nicht gesagt, dass ihr dies in einer anderen, vermeintlich \u00e4hnlichen Situation ebenfalls gelingt. 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