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Kurs:Mathematische Modellbildung/Themen/Neuronales Netz/Modellierungszyklus Sekundarstufe I

Aus Wikiversity
  • Allgemeiner Überblick über Biodiversität
  • Grundlagen für Artenbestimmungen bieten
  • Verdeutlichung der Ungenauigkeit von absoluten Artenanzahlen
  • Probleme der Bestimmung und Zählungen verdeutlichen
  • Umgang mit Dezimalzahlen
  • Textanalyse
  • Berechnungen des Mittelwerts
  • Arbeiten mit Tabellenkalkulationsprogrammen →Erstellen, deuten
  • Diagramme→ erstellen, lesen, interpretieren

Mathematische Theorie

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Mittelwert

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  • Durchschnitt einer Menge von Zahlen

Arithmetischer Mittelwert:

proportionaler Dreisatz

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  • Lösungsverfahren, das aus mindestens zwei proportional zusammenhängenden Größen eine neue berechnet
Dreisatz
Dreisatz

Prozentrechnung

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  • Verhältnis zweier Größen zueinander
  • (1) Der Grundwert G ist die Ausgangsgröße = 100%
  • (2) Der Prozentsatz p ist der Anteil des Grundwertes in %
  • (3) Der Prozentwert W bezeichnet die Zahl, die den Anteil von G angibt
  • Die zugehörige Formel lautet:

Diagramme erstellen

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  • komplexe Daten analysieren, Muster, Trends oder Abweichungen auf einen Blick erkennen
  • klare und prägnante Kommunikation von Informationen, unabhängig von Sprachbarrieren oder Fachkenntnissen
  • erleichtern Entscheidungsfindung, indem sie komplexe Informationen vereinfachen, Beziehungen verdeutlichen und alternative Lösungen bewerten
  • nutzen die visuelle Natur des Menschen, um Daten ansprechend zu präsentieren und Informationen besser im Gedächtnis zu behalten
  • wertvolle Fähigkeit in verschiedenen beruflichen Bereichen und verbessert die Datenkompetenz sowie die Effektivität bei der Datenanalyse und -präsentation

Empirisches Gesetz der großen Zahlen

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  • Führt man ein Zufallsexperiment oft aus, so stabilisieren sich die relativen Häufigkeiten rn(A) eines Ereignisses A um einen bestimmten Wert.

Bezug zum Rahmenlehrplan

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  • L1 : Zahl und Zahlenbereieche
--> Prozentrechnung
--> Bruchzahlen berechnen, vergleichen und ordnen
  • L5: Daten und Zufall
--> Datenerhebung planen, durchführen und auswerten
--> grafische Darstellungen interpretieren

Für den Modellierungszyklus der Sekundarstufe I können folgende Ziele den Unterricht strukturieren:

  • Entwicklung grundlegender Vorstellungen des Prozentbegriffs
  • Lösung von Grundaufgaben der Prozentrechnung, auch im Kopf
  • Anwendung der Prozent- und Zinsrechnung in Sachsituationen

Modellierung

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Sichtungen Schüler in Tabellenkalkulation

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Graphische Darstellung

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rot=Mittelwert, schwarz=Schüler 9,grau=Schüler10

Vergleich mit öffentlichen Daten

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  • Sichtungen des Haussperlings im Schnitt in RLP: 6,17
  • Sichtungen des Haussperlings im Schnitt in Landau in der Pfalz: 7,07

Entwicklung der Gartenvögel über die letzten 17 Jahren

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Anzahl Haussperlinge pro Garten von 2006-2022

Verbreitungskarten

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Verteilungskarte Haussperling 2006
Verteilungskarte Haussperling 2022

Prozentualer Anteil an Silbermöwen in Deutschland

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Silbermöwenbestand in Deutschland
Silbermöwenbestand in Deutschland
 →85,98971 % der Sichtungen in Meeresnähe

Vereinfachung und Bewertung des Modellierungszyklus

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  • Anpassung der Theorie je nach Klassenstufe
  • Gesetz der großen Zahlen als zentrales Konzept
  • Wichtige Aspekte bei der Modellierung: Herausforderungen bei der Zuordnung von Vogelarten, Einflussfaktoren auf die gezählten Sichtungen
  • Genauigkeit der Daten begrenzt, Schüler sollen Realität von Daten erkennen
  • Erstellung von Verbreitungskarten für Schüler von Klasse 5 bis 10 geeignet
  • Untersuchung des prozentualen Anteils an Silbermöwen mit kleinerem Raster
  • Mathematische Theorie ermöglicht Erforschung komplexer Themen und Herausforderungen bei Datenerfassung und -interpretation
  • Optimierung der Ergebnisse durch gleiche Bedingungen bei Zählungen, Erweiterung der Stichprobe und Nutzung von Bildern, Stimmaufnahmen oder Videos zur Artenbestimmung
  • Prognose für die Zukunft in Modellierungszyklus 2 mit genaueren Daten
  • zur Beurteilung von Beobachtungen werden Größere Datensätze benötigt um Fehler zu minimieren

Warum Libre Calc

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  • einfaches generieren von Zufallszahlen
  • einfache Berechnung des Mittelwerts
  • Übersichtliche tabellarische Darstellung
  • Generieren von graphischen Darstellungen passend zur Tabelle

Warum GeoGebra

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  • eigenständiges einzeichnen von einzelnen Punkten und Verbindungslinien
  • einfache Handhabung auch für untere Klassenstufen