Experimentieren – ein Weg zum funktionalen Denken

Das Experimentieren als eine wichtige Methode des Erkenntnisgewinns in den Naturwissenschaften, lässt sich auch im Mathematikunterricht einsetzen, da es viele Parallelen zwischen mathematischem und naturwissenschaftlichem Experimentieren gibt. Insbesondere bei der Entwicklung des Funktionalen Denkens werden Realexperimente als hilfreich angesehen (Barzel, 2009; Beckmann, 2007; Vollrath, 1989, 1978). Diese Studie zeigte, dass auch in der Hauptschule ein kognitiv aktivierender und handlungsorientierter Unterricht möglich ist, der hilft Grundvorstellungen zu Funktionen aufzubauen und bekannten Fehlvorstellungen, wie zum Beispiel der Graph-Bild-Irritation, entgegenzuwirken. Zudem konnte der innere Zusammenhang zwischen Experimentieren und Funktionalem Denken, insbesondere in der gemeinsamen Tätigkeit „Entdecken und Untersuchen“ von Zusammenhängen zwischen Größen, theoretisch und empirisch offen gelegt werden. Es stellte sich heraus, dass sowohl für das Funktionale Denken als auch für das Experimentieren das Spezifizieren von unabhängigen und abhängigen Variablen zentral ist. Wie Größen voneinander abhingen oder sich beeinflussten, konnten die Schülerinnen und Schüler beobachten und am eigenen Körper erfahren. Das Entdecken von funktionalen Zusammenhängen und Abhängigkeiten zwischen den Variablen wurde durch die konkreten Handlungen ermöglicht. Die Variablen blieben somit nicht leer, sondern wurden mit Sinn erfüllt erlebt. Dies schafft eine solide Basis, um darauf aufbauend im Laufe der Sekundarstufe I schrittweise zu einem formalen Verständnis zu führen (Vollrath, 2003).