Informatik, Gesellschaft und Geschichte · 2. Halbjahr

Barrierefreiheit in der IT

Die Schülerinnen und Schüler gestalten inklusive digitale Angebote für alle Menschen.

Über dieses Thema

Iterative Prozesse und Fraktale führen in die Welt der Selbstähnlichkeit und der komplexen Systeme ein. Durch das wiederholte Anwenden einfacher Regeln entstehen faszinierende Muster wie das Sierpinski-Dreieck oder die Koch-Kurve. In der 10. Klasse untersuchen Schüler, wie aus einfachen mathematischen Vorschriften unendliche Strukturen mit endlichem Flächeninhalt entstehen können.

Gemäß den KMK-Standards fördert dies das Verständnis für Folgen und Grenzwerte sowie die ästhetische Komponente der Mathematik. Das Thema schlägt eine Brücke zur Biologie (Farne, Blutgefäße) und zur Informatik (Rekursion). Aktive Lernformate, wie das manuelle Zeichnen oder Basteln von Fraktalen oder das Programmieren einfacher Schleifen, machen die Unendlichkeit begreifbar und zeigen die Ordnung im scheinbaren Chaos.

Ideen für aktives Lernen

Planspiel: Das Sierpinski-Chaos-Spiel

Schüler würfeln und zeichnen Punkte nach einer einfachen Regel (gehe immer die halbe Strecke zum gewürfelten Eckpunkt). In der Gruppe erleben sie, wie 'magisch' das Sierpinski-Dreieck aus dem Zufall entsteht.

⏱ 50 Min.·Kleingruppen

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Ich-Du-Wir (Denken-Austauschen-Vorstellen): Unendlicher Umfang?

Schüler untersuchen die Koch-Schneeflocke. Allein überlegen sie, was mit dem Umfang und dem Flächeninhalt bei jedem Schritt passiert. Im Paar diskutieren sie das Paradoxon einer unendlich langen Linie, die eine endliche Fläche umschließt.

⏱ 30 Min.·Partnerarbeit

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Museumsgang: Fraktale in der Natur

Schüler finden Fotos von Farnen, Blitzen, Küstenlinien oder Romanesco-Kohl. Sie markieren die selbstähnlichen Strukturen und präsentieren, wie eine einfache Wachstumsregel diese Formen erklären könnte.

⏱ 40 Min.·Kleingruppen

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

Häufige Fehlvorstellung

Schüler glauben, Fraktale seien nur 'schöne Bilder' ohne mathematischen Nutzen.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Lehrkräfte sollten Anwendungen zeigen, wie die Berechnung von Lungenoberflächen oder die Antennentechnik. Aktives Recherchieren dieser Anwendungen in Kleingruppen macht die Relevanz deutlich.

Häufige Fehlvorstellung

Die Unendlichkeit der Iteration wird oft als 'unendlich groß' missverstanden.

Was Sie stattdessen lehren sollten

Am Beispiel des Teilens eines Quadrats kann man zeigen, dass man unendlich oft teilen kann, ohne die ursprüngliche Fläche zu verlassen. Das haptische Schneiden von Papierquadraten visualisiert diesen Grenzwertprozess.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeutet Selbstähnlichkeit?

Selbstähnlichkeit bedeutet, dass ein Objekt in kleinen Ausschnitten genau so aussieht wie als Ganzes. Wenn man in ein Fraktal hineinzoomt, entdeckt man immer wieder die gleichen Strukturen.

Wie entsteht die Koch-Kurve?

Man nimmt eine Strecke, teilt sie in drei Teile, ersetzt das mittlere Stück durch zwei Seiten eines gleichseitigen Dreiecks und wiederholt diesen Prozess unendlich oft für jede neue Teilstrecke.

Wo finden wir Iterationen im Alltag?

In Zinseszinsberechnungen, in der Wettervorhersage, bei der Bildkompression (JPEGs) und in biologischen Wachstumsprozessen. Überall dort, wo das Ergebnis eines Schrittes der Startwert für den nächsten ist.

Warum ist das Thema Fraktale motivierend?

Es verbindet Mathematik mit Kunst und Natur. Durch aktives Gestalten von Fraktalen sehen Schüler, dass Mathematik nicht nur aus Rechnen besteht, sondern eine universelle Sprache zur Beschreibung von Schönheit und Komplexität ist.

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