Das Forschungsteam hat in 85 Mathematikklassen der Sekundarstufe 1 die mathematische Unterrichtseinheit zum Thema „quadratische Gleichungen“ begleiten. Um ein ganzheitliches Bild des Mathematikunterrichts zu gewinnen und Unterrichtsmerkmale mit dem Lernerfolg der Schülerinnen und Schüler in Verbindung setzen zu können, werden Videoaufzeichnungen des Unterrichts mit Leistungstests, Befragungen der Schülerinnen und Schüler sowie der Lehrkräfte verknüpft (Projekt).

Im Zentrum dieser Unterrichtsstunde stehen Potenzen. Nach der Begrüßung leitet die Lehrkraft in das neue Thema der Potenzen ein, indem sie zunächst den Begriff klärt. Die Schülerinnen und Schüler halbieren dann ein Din-A4-Blatt und beantworten die Frage, wie oft man ein Blatt falten könne. Es entstehen Gespräche zur Frage, wie viele Papierlagen durch die Faltung aufeinanderlägen. Die Klasse diskutiert die gleichen Fragen anhand eines anderen Blattformats. Die Lehrkraft verteilt Zeitungsblätter, mit denen die Schülerinnen und Schüler ausprobieren, wie viele Faltungen möglich sind. Sie erörtern, wie die Dicke des Papiers die Anzahl der möglichen Faltungen beeinflusst. Es entsteht ein Tafelbild zu den Anzahlen der Faltungen. Exemplarisch führt die Lehrkraft einen Weltrekord in Papierfaltungen an. Die Lehrkraft teilt dann ein Arbeitsblatt aus. Die Klasse ermittelt, wie viele Papierlagen sich bei wie vielen Faltungen ergeben und welche Dicke sich hieraus für das gefaltete Papier ergibt. Hierzu nutzen sie Zweierpotenzen. Die Lehrkraft geht durch die Klasse und gibt Hilfestellungen. Ein Schüler und eine Schülerin tragen die Ergebnisse in eine Wertetabelle auf einer Folie ein. Die Lehrkraft projiziert diese über den Overhead-Projektor, damit die Klasse die Ergebnisse vergleichen kann. Im letzten Stundendrittel diskutiert die Klasse die Frage, wie oft ein Papier gefaltet werden müsse, damit das gefaltete Papier eine Dicke von 380.000 Kilometer erreicht. Die Schülerinnen und Schüler versuchen zunächst den Wert in Einzelarbeit zu berechnen. Dann erörtern sie zusammen mit der Lehrkraft den richtigen Rechenweg. Die Lehrkraft erstellt hierzu ein Tafelbild. Abschließend ergänzt die Lehrkraft am Beispiel des Papiers die Bedeutung negativer Potenzen. (DIPF/gf/kw)