Der Prozess der Instrumentellen Genese von historischen Zeichengeräten zu Instrumenten der Wissensvermittlung: die Bedeutung historischer Zeichengeräte für das Aufdecken verborgener Ideen im Mathematikunterricht
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
2014
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adam_text | DER PROZESS DER
INSTRUMENTELLEN GENESE VON
HISTORISCHEN ZEICHENGERAETEN ZU
INSTRUMENTEN DER WISSENSVERMITTLUNG
DIE BEDEUTUNG HISTORISCHER ZEICHENGERAETE FUER DAS AUFDECKEN
VERBORGENER IDEEN IM MATHEMATIKUNTERRICHT
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES
NATURWISSENSCHAFTLICHEN DOKTORGRADES
DER BAYERISCHEN JULIUS-MAXIMILIANS-UNIVERSITAET WUERZBURG
VORGELEGT VON
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
AUS BIELEFELD
DISSERTATION
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INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS I
VORWORT VIII
EINLEITUNG IX
KAPITEL 1: WAS
SIND HISTORISCHE ZEICHENINSTRUMENTE? 1
1.1 WAS
IST EINE INSTRUMENT? 1
1.2 WELCHE KRITERIEN
MUSS EIN MATHEMATISCHES INSTRUMENT ERFUELLEN, UM ALS ZEICHENINSTRUMENT
BEZEICHNET WERDEN ZU KOENNEN? 1
1.2.1 DER
PARABELZIRKEL VON VAN SCHOOTEN ALS IDEENKONGLOMERAT 4
1.2.2 DER PANTOGRAPH VON
SCHEINERAIS IDEENKONGLOMERAT 8
1.3 WANN IST
EINE INSTRUMENT, DAS ZUM ZEICHNEN GENUTZT WERDEN KANN,
EIN MATHEMATISCHES
INSTRUMENT? 11
1.4 DIE ZWEI WICHTIGSTEN STATIONEN VON ZEICHENINSTRUMENTE IN DER
MATHEMATIKGESCHICHTE 12
1.4.1 ZEICHENGERAETE IN DER
ANTIKE 12
1.4.1.1 EUKLIDS ELEMENTE 12
1.4.1.2 PAPPOS 19
1.4.2 ZEICHENGERAETE IM 17. JAHRHUNDERT 19
1.4.2.1 DESCARTES 19
1.4.2.1.1 ERZEUGUNG GEOMETRISCHER KURVEN 22
1.4.2.1.1.1 KRITERIUM 1: KONTINUIERLICHE BEWEGUNG 22
1.4.2.1.1.2 KRITERIUM 2: PUNKTWEISE KONSTRUKTION 25
1.4.2.1.1.3 KRITERIUM 3: FADENKONSTRUKTION 26
1.4.2.1.1.4 FAZIT: ERZEUGUNG GEOMETRISCHER KURVEN NACH DESCARTES 27
1.4.2.2 ORGANISCHE GEOMETRIE 30
-I-
INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
1.5 GELENKMECHANISMEN 32
1.6 DIE ENTWICKLUNG VON ZWEI
SPEZIELLEN GELENKMECHANISMEN 34
1.6.1 EIN BESONDERES
KURVENZEICHENGERAET:
DER PARABELZIRKEL
VON VAN SCHOOTEN 34
1.6.1.1 FADENKONSTRUKTION...: 34
1.6.1.2 SPEZIELLE ANDERE PARABELZIRKEL 36
1.6.1.2.1 PARABELZIRKEL
IN ANTIKE UND MITTELALTER 36
1.6.1.2.2 PARABELZIRKEL ZU BEGINN DER NEUZEIT BIS VAN SCHOOTENS
PARABELZIRKEL 36
1.6.1.2.2.1 PARABELZIRKEL VON LEONARDO DA VINCI 36
1.6.1.2.2.2 PARABELZIRKEL VON
FRANCESCO BAROZZI 36
1.6.1.2.2.3 PARABELZIRKEL VON CHRISTOPH SCHEINER 37
1.6.1.2.2.4 PARABELZIRKEL VON BONAVENTURA CAVALIERI 37
1.6.1.2.2.5 PARABELZIRKEL VON BENJAMIN BRAMER 38
1.6.1.2.2.6 PARABELZIRKEL VON VAN SCHOOTEN MIT UND OHNE FADEN 38
1.6.1.2.3 WEITERE
ENTWICKLUNGEN 39
1.6.2 EIN BESONDERER
PANTOGRAPH: DER PANTOGRAPH VON SCHEINER 40
1.6.2.1 DER PANTOGRAPH VON
BRAMER 40
1.6.2.2 DER
PANTOGRAPH VON SCHWENTER 42
1.6.2.3 DER PANTOGRAPH
VON SCHEINER 42
1.6.2.4 WEITERE ENTWICKLUNGEN 42
1.6.3 ZUSAMMENSTELLUNGEN VON ZEICHENGERAETEN 44
1.6.3.1 DER PARABELZIRKEL VON VAN
SCHOOTEN IN DIESEN ZUSAMMENSTELLUNGEN
VON ZEICHENGERAETEN 45
1.6.3.1.1 EINE PATENTIERTE ZUSAMMENSTELLUNG VON KEGELSCHNITTZIRKELN, DIE
ALS VAN
SCHOOTENS *NACHFOLGEMODELLE ANGESEHEN WERDEN KOENNEN (AUSNAHME 1).
.46
1.6.3.1.2 DIE *RUSSISCHE
SCHULE (AUSNAHME 2) 46
1.6.3.2 DER PANTOGRAPH VON
SCHEINER IN DIESEN ZUSAMMENSTELLUNGEN
VON ZEICHENGERAETEN 48
1.7 FAZIT: DER PARABELZIRKEL VON
VAN SCHOOTEN UND DER PANTOGRAPH VON SCHEINER 51
-II-
INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
KAPITEL 2: STANDORTBESTIMMUNG 52
2.1 INSTRUMENTELLE GENESE 52
2.1.1
ZWAENGE UND
MOEGLICHKEITEN
- VORWISSEN UND
FAEHIGKEITEN 54
2.1.1.1 SPEZIELLE
ZWAENGE UND
MOEGLICHKEITEN DER HIER UNTERSUCHTEN ZEICHENGERAETE 55
2.1.1.2 DAS JEWEILIGE VORWISSEN UND
FAEHIGKEITEN DES NUTZERS 56
2.1.2 WEITERE FAKTOREN IM PROZESS DER INSTRUMENTELLEN GENESE
IM SCHULISCHEN KONTEXT 59
2.1.3 DIE
UEBERTRAGBARKEIT DES
ANSATZES DER INSTRUMENTELLEN GENESE AUF DEN EINSATZ
EINES HISTORISCHEN ZEICHENGERAETS
IM MATHEMATIKUNTERRICHT 59
2.1.3.1 BAU-
UND FUNKTIONSWEISE DES PARABELZIRKELS 62
2.1.3.2 BAU- UND
FUNKTIONSWEISE DES PANTOGRAPHEN 63
2.1.3.3 FAZIT 63
2.2 SEMIOTISCHE VERMITTLUNG 65
2.2.1 WYGOTSKIS
GRUNDANNAHMEN 65
2.2.1.1
LERNEN 65
2.2.1.2 PSYCHOLOGISCHE WERKZEUGE 67
2.2.1.3 FAZIT 70
2.2.2 DIE VERMITTLUNGSFUNKTION EINES
ARTEFAKTS 72
2.2.3 FAZIT 75
2.3 DER THEORETISCHE UNTERSUCHUNGSRAHMEN FUER
DEN EINSATZ EINES HISTORISCHEN ZEICHENGERAETES
IM MATHEMATIKUNTERRICHT 79
2.3.1 ARTEFAKT-PRODUKT-ANALYSE:
DIE TEMPORAERE BETRACHTUNGSPHASE 79
2.3.2 BEZIEHUNGSANALYSE DER
BAU- UND FUNKTIONSWEISE: DIE SEPARATE BETRACHTUNGSPHASE .80
2.3.3 WISSENSANALYSE: DIE SYNOPTISCHE
BETRACHTUNGSPHASE 81
2.3.4 DIE BETRACHTUNGSPHASEN UND
DIE TRIADISCHE ZEICHENRELATION 81
2.3.5 OBJEKTE
- OPERATIONEN, EIGENSCHAFTEN UND WIRKUNGEN 83
2.3.6 FAZIT: INSTRUMENTELLE GENESE
UND SEMIOTISCHE VERMITTLUNG BEIM EINSATZ HISTORISCHER
ZEICHENGERAETE IM MATHEMATIKUNTERRICHT 85
-III-
INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
KAPITEL 3: EMPIRISCHE
UNTERSUCHUNGEN 87
3.0 BISHERIGE UNTERSUCHUNGEN
UEBER DEN EINSATZ HISTORISCHER ZEICHENGERAETE
IM MATHEMATIKUNTERRICHT 87
3.1 EMPIRISCHE UNTERSUCHUNG DES PARABELZIRKELS VON VAN SCHOOTEN 92
3.1.1 FORSCHUNGSFRAGEN 92
3.1.2 UNTERSUCHUNGSANSATZ
- THEORETISCHE GRUNDLAGEN 95
3.1.2.1 ERHEBUNGSMETHODEN:
TEILNEHMENDE BEOBACHTUNG UND
PROBLEMZENTRIERTE INTERVIEWS 96
3.1.2.2 AUFBEREITUNGSVERFAHREN:
TRANSKRIPTION UND KONSTRUKTION DESKRIPTIVER SYSTEME 97
3.1.2.3 AUSWERTUNGSVERFAHREN:
GROUNDED THEORY UND QUALITATIVE INHALTSANALYSE 98
3.1.2.4 FAZIT 100
3.1.3 UNTERSUCHUNGSDESIGN 101
3.1.3.1 KLASSENTYPEN UND UNTERRICHTSSZENARIEN 104
3.1.3.1.1 KLASSENTYP
A: REALER PARABELZIRKEL 104
3.1.3.1.2 KLASSENTYP B: DIGITALER PARABELZIRKEL 105
3.1.3.1.3 KLASSENTYP C: REALER UND DIGITALER PARABELZIRKEL 108
3.1.3.1.4 FAZIT 108
3.1.3.2 UNTERSUCHUNGSMETHODIK 109
3.1.3.3 LEITFADENINTERVIEWS 110
3.1.3.4 DATENSAMMLUNG 113
3.1.4 DURCHFUEHRUNG 114
3.1.5 AUSWERTUNG 115
3.1.5.0 AUFBEREITUNG
DER DATEN 115
3.1.5.1 DARSTELLUNG DER
ERGEBNISSE 115
3.1.5.1.1 UNTERRICHTSEINSATZ DES REALEN PARABELZIRKELS (KLASSENTYP A)
116
3.1.5.1.1.1 FORSCHUNGSFRAGE 1 - REALER PARABELZIRKEL 118
3.1.5.1.1.2 FORSCHUNGSFRAGE 2 - REALER PARABELZIRKEL 123
3.1.5.1.1.3 FAZIT: GENESE DER MATHEMATIKZEICHEN BEIM REALEN
PARABELZIRKEL 128
3.1.5.1.2 UNTERRICHTSEINSATZ DES DIGITALEN PARABELZIRKELS (KLASSENTYP B)
132
3.1.5.1.2.1 FORSCHUNGSFRAGE 1 - DIGITALER PARABELZIRKEL 133
-IV-
INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
3.1.5.1.2.2 FORSCHUNGSFRAGE 2 - DIGITALER PARABELZIRKEL 135
3.1.5.1.2.3 FAZIT: GENESE DER MATHEMATIKZEICHEN BEIM DIGITALEN
PARABELZIRKEL....
143
3.1.5.1.3 UNTERRICHTSEINSATZ DES REALEN UND DIGITALEN PARABELZIRKELS
(KLASSENTYP C) 152
3.1.5.1.3.1 FORSCHUNGSFRAGE
1 - REALER UND DIGITALER PARABELZIRKEL 153
3.1.5.1.3.2 FORSCHUNGSFRAGE 2 - REALER UND DIGITALER PARABELZIRKEL 155
3.1.5.1.3.3 FAZIT: GENESE DER
MATHEMATIKZEICHEN 156
3.1.5.1.4 VERGLEICH DES PROZESSES DER
INSTRUMENTELLEN GENESE BEIM UNTERRICHTSEINSATZ
EINES REALEN UND EINES DIGITALEN PARABELZIRKELS (FORSCHUNGSFRAGE 3) 158
3.1.5.2 ZUSAMMENFASSUNG UND
INTERPRETATION DER ERGEBNISSE:
WIE
KANN AUS EINEM ZEICHENGERAET EIN INSTRUMENT DER WISSENSVERMITTLUNG WERDEN
(DIDAKTISCHE IDEE)? (FORSCHUNGSFRAGE 4) 159
3.1.6 FAZIT 164
3.1.6.1 KONSEQUENZEN FUER
DAS MODELL DER SEMIOTISCHEN VERMITTLUNG 164
3.1.6.2 KONSEQUENZEN FUER
DAS MODELL DER INSTRUMENTELLEN GENESE 165
3.1.6.3 FAZIT: DAS
MODELL DER
INSTRUMENTELLEN WISSENSANEIGNUNG IM KONTEXT DER
SEMIOTISCHEN VERMITTLUNG
UND DER INSTRUMENTELLEN GENESE UNTER BERUECKSICHTIGUNG
DES IDEENKONGLOMERATS 171
3.2 EMPIRISCHE UNTERSUCHUNG DES PANTOGRAPHEN VON SCHEINER 173
3.2.1 UNTERSUCHUNGSDESIGN 173
3.2.1.1 KLASSENTYPEN UND UNTERRICHTSSZENARIEN 174
3.2.1.1.1 KURSTYP
A: REALER PANTOGRAPH 174
3.2.1.1.2 KURSTYP B: DIGITALER PANTOGRAPH 176
3.2.2 DATENSAMMLUNG UND
DURCHFUEHRUNG 178
3.2.3 AUSWERTUNG 179
3.2.3.1 DARSTELLUNG DER
ERGEBNISSE DES UNTERRICHTSEINSATZES DES REALEN PANTOGRAPHEN
(KURSTYP A) 179
3.2.3.1.1 FORSCHUNGSFRAGEN 1 UND 2 - REALER PANTOGRAPH 180
3.2.3.1.2 FAZIT: GENESE DER MATHEMATIKZEICHEN BEIM REALEN PANTOGRAPHEN
185
3.2.3.2 DARSTELLUNG DER ERGEBNISSE DES UNTERRICHTSEINSATZES DES
DIGITALEN PANTOGRAPHEN
(KURSTYP B) 187
3.2.3.2.1 FORSCHUNGSFRAGE 1 UND 2 - DIGITALER PANTOGRAPH 187
3.2.3.2.2 FAZIT: GENESE DER
MATHEMATIKZEICHEN BEIM DIGITALEN PANTOGRAPHEN 190
-V-
INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
3.2.3.2.3 VERGLEICH DES PROZESSES DER
INSTRUMENTELLEN GENESE BEIM UNTERRICHTS
EINSATZ EINES REALEN UND EINES DIGITALEN PANTOGRAPHEN
(FORSCHUNGSFRAGE 3) 191
3.2.3.3 INTERPRETATION
DIE PANTOGRAPHEN-ERGEBNISSE UND
IHRE KONSEQUENZEN FUER DIE FRAGE, WIE AUS
EINEM ZEICHENGERAET EIN
INSTRUMENT DER WISSENSVERMITTLUNG WERDEN KANN
(DIDAKTISCHE IDEE)? (FORSCHUNGSFRAGE
4) 192
3.2.4 FAZIT 193
3.3 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG
DES PARABELZIRKEL- UND PANTOGRAPHENEINSATZES 194
3.3.0 DAS ZEICHENGERAET ALS
IDEENKONGLOMERAT 194
3.3.1 DAS
IDEENKONGLOMERAT IM KONTEXT DER SEMIOTISCHEN VERMITTLUNG
(FORSCHUNGSFRAGE 1) 195
3.3.2 DAS
IDEENKONGLOMERAT IM KONTEXT DER INSTRUMENTELLEN GENESE
(FORSCHUNGSFRAGE 2) 196
3.3.3 INSTRUMENTELLE WISSENSANEIGNUNG BEI
REALEN UND BEI DIGITALEN ZEICHENGERAETEN
(FORSCHUNGSFRAGE 3) 198
3.3.4 ZEICHENGERAETE ALS INSTRUMENTE DER WISSENSVERMITTLUNG
(FORSCHUNGSFRAGE 4) 201
3.3.4.1 DIE ERFORSCHUNG
VON ZEICHENGERAETEN AUS SICHT DER SCHUELER 201
3.3.4.2 ZEICHENGERAETE ALS INSTRUMENTE
DER WISSENSVERMITTLUNG
- EIN BLICK AUF DIE THEORIE
DER REPRAESENTATIONSMODI 203
3.3.4.3 ZEICHENGERAETE ALS
INSTRUMENTE DER WISSENSVERMITTLUNG UND IHRE MOEGLICHEN BEZUEGE
ZUM MODELLIEREN 208
3.4 MATHEMATIK-DIDAKTISCHE ZIELE DER ERFORSCHUNG VON
ZEICHENGERAETEN 210
3.4.1 VON
PRAKTISCHEN TAETIGKEITEN ZU THEORETISCHEN UEBERLEGUNGEN UND EINSICHTEN
(SCHWERPUNKT 1) 211
3.4.2 VON MATERIELLEN
OBJEKTEN (REAL BZW. DIGITAL) UEBER MENTALE OBJEKTE ZU IDEALEN OBJEKTEN
(SCHWERPUNKT 2) 213
3.4.3 VON VERMUTUNGEN UEBER
ARGUMENTE HIN ZUM BEWEIS (SCHWERPUNKT 3) 214
3.4.4 ZUSAMMENFASSUNG 214
-VI-
INHALTSVERZEICHNIS
CHRISTIAN VAN RANDENBORGH
KAPITEL 4: INSTRUMENTELLE
WISSENSANEIGNUNG 217
4.0 DIE
AUSGANGSSITUATION 217
4.0.1 DIE
THEORETISCHEN GRUNDLAGEN 217
4.0.2 FORSCHUNGSFRAGEN UND
UNTERSUCHUNGSANSATZ 218
4.0.3 DAS UNTERSUCHUNGSDESIGN 218
4.1 ZUSAMMENFASSUNG
DER UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE 219
4.1.1 ZEICHENGERAETE ALS IDEENKONGLOMERATE
VERSTEHEN 220
4.1.2 DER
EINFLUSS DES IDEENKONGLOMERATS AUF DIE ZEICHENGENESE (FORSCHUNGSFRAGE 1)
221
4.1.3 DER EINFLUSS
DES IDEENKONGLOMERATS AUF DIE INSTRUMENTELLE GENESE
(FORSCHUNGSFRAGE 2) 223
4.1.4 VERGLEICH DER
INSTRUMENTELLEN WISSENSANEIGNUNG BEI EINEM REALEN UND EINEM
DIGITALEN GERAET (FORSCHUNGSFRAGE 3) 225
4.1.5 WIE GELINGT ES, DASS AUS AUS
EINEM ZEICHENGERAET EIN INSTRUMENT DER
WISSENSVERMITTLUNG WIRD? (FORSCHUNGSFRAGE 4) 228
4.2 SCHLUSSFOLGERUNGEN 231
4.2.1 MATHEMATIK-DIDAKTISCHE
BEDEUTUNG DER ERGEBNISSE 232
4.2.2 WEITERGEHENDE UEBERLEGUNGEN MIT
BLICK AUF DAS LERNEN IM MATHEMATIKUNTERRICHT 235
LITERATURVERZEICHNIS 237
ABBILDUNGSNACHWEIS 253
-VII-
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discipline | Informatik Mathematik |
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