Onder de loep

Deze loep gaat niet over het gebruik van ICT in wiskundelessen, maar over hoe wiskunde bijdraagt aan de wetenschappelijke discipline informatica. Deze wetenschap bestudeert bijvoorbeeld de architectuur van computers, algoritmen, netwerken, databanken, programmeertalen, artificiële intelligentie... We werken drie onderwerpen uit: de rol van wiskunde bij het bestuderen van algoritmen, het gebruik van (vooral veelterm)functies bij de beschrijving van de complexiteit van zoek‐ en sorteeralgoritmen, en foutenverbeterende codes. Met het uitgewerkte materiaal toon je leerlingen mooie toepassingen van wiskunde in een ander domein, maar gun je hen (en jezelf) ook een blik op wat informatica echt inhoudt.

In dit nummer maak je aan de hand van een model bestaande uit verhard papier en transparant kennis met een tiende-eeuws astrolabium uit Bagdad. In de middeleeuwen was Bagdad een stad waar wiskunde en wetenschappen een hoge bloei kenden. Een astrolabium is een vlakke schijf die de sterrenhemel voorstelt en die je kunt draaien ten opzichte van de horizon van een waarnemer. Het bij dit nummer gevoegde model is berekend voor de breedtegraad van Vlaanderen. Om te begrijpen wat het astrolabium is en hoe je ermee kunt werken, is ruimtelijk inzicht vereist. Aan de hand van enkele concrete opdrachten leren de leerlingen het astrolabium gebruiken. De projectiemethode die gebruikt is om de sterrenhemel op het astrolabium af te beelden heet stereografische projectie. Een eigenschap van stereografische projectie is dat cirkels op de hemelsfeer afgebeeld worden als cirkels op het astrolabium.

Goniometrie is van alle tijden, zowel binnen als buiten het klaslokaal. Hoewel het onderwerp bij onze lezers goed bekend is, willen we hier enkele accenten leggen bij de leerstof over rechthoekige en willekeurige driehoeken en hun toepassingen, verwante hoeken en periodieke functies. Daarnaast vermelden we enkele boeiende zijsprongen voor sommige leerlingen: exacte berekening van goniometrische getallen met wortelvormen en het optellen van algemene sinusfuncties aan de hand van de optelling van vectoren.

Sommige leerlingen hebben het moeilijk met wiskunde omdat ze struikelen over taal. Dit is een probleem van anderstalige leerlingen maar het komt ook vaak voor bij leerlingen die Nederlands als moedertaal hebben. Hoe ga je er als wiskundeleerkracht mee om en wat ligt binnen je verantwoordelijkheid? Vanuit problemen in onze eigen klaspraktijk zochten we in de literatuur naar meer informatie. Een belangrijk inzicht dat we meekregen is dat je leerlingen niet minder maar juist meer met taal moet laten bezig zijn. Dit kan door rijke contexten aan te bieden, interactie uit te lokken en taalsteun te geven. We zochten uit wat dit kan betekenen voor je klaspraktijk en merkten dat kleine ingrepen al voor een positief effect kunnen zorgen.

De recente peiling wiskunde in de tweede graad aso toont minder goede resultaten voor algebra, vooral voor leerlingen die minder sterk zijn voor wiskunde. Problemen met algebra zijn niet nieuw en komen even goed elders in de wereld voor. Je kunt zeker niet alles oplossen met een betere didactiek, maar dat neemt niet weg dat er op dat vlak toch nog ruimte voor verbetering is. Uit wetenschappelijk onderzoek blijkt dat we niet uitsluitend mogen inzetten op het gedachteloos inoefenen van basisvaardigheden. We moeten integendeel aansturen op een goede combinatie van rekenvaardigheid en algebraïsch inzicht. In het verleden maakten we een loep over het inzichtelijk aanbrengen van leerstof. Nu illustreren we met heel veel voorbeelden uit (vooral) de eerste en tweede graad hoe je de leerstof kunt inoefenen terwijl je tegelijk blijft werken aan het opbouwen van inzicht.

Symmetrische patronen kom je tegen in de natuur, in het straatbeeld en in de kunst. Maar symmetrie is ook een sleutelbegrip in de wiskunde en de natuurwetenschappen. Het is de moeite waard om in de wiskundelessen meer aandacht te besteden aan symmetrische figuren en symmetriegroepen. In deze loep zetten we de stap van transformaties naar symmetriegroepen. We laten zien hoe leerlingen van de derde graad de symmetriegroepen van rozetten en strookpatronen (friezen) kunnen ontdekken. Aan de hand van opdrachten bewijzen ze dat er juist zeven groepen van strookpatronen mogelijk zijn. Sommige activiteiten en opdrachten uit deze loep kunnen ook in de eerste en de tweede graad ingelast worden.

Priemgetallen zijn de bouwstenen van de natuurlijke getallen. Priemgetallen hebben mooie eigenschappen. Sommige daarvan zijn al van in de tijd van Euclides gekend en bewezen, andere zijn nog open problemen en wachten nog op een bewijs of een tegenvoorbeeld. We focussen op eigenschappen en vermoedens die bij de leerlingen verwondering wekken. Daarnaast gaan we ook op zoek naar priemtests. Bij dit alles komen wel wat bewijsvormen kijken.

Een goocheltruc trekt altijd de aandacht. "Hé, hoe is dat mogelijk?" In deze loep beschrijven we een vijftiental goocheltrucs die de leerlingen met wiskunde kunnen verklaren. Er zit goochelmateriaal in voor alle graden. Een greep uit de wiskundige onderwerpen waar de trucs op gebaseerd zijn: rekenen met letters, deelbaarheid, rijen, kansverdelingen... en vooral leren schematiseren, modelleren en problemen oplossen.

Handwerken, zowel breien als haken, is weer helemaal in! Allerlei initiatieven schieten als paddenstoelen uit de grond: breicafés, wildbreiacties, tentoonstellingen… In deze loep laten we je beperkt kennismaken met brei- en haaktechnieken. We leren een breipatroon begrijpen en berekenen o.a. hoe je een tennisbal breiend kan inpakken. Tijdens het modelleren van de verschillende projectjes komt er op een verrassende wijze wiskunde bovendrijven: van de euclidische deling over exponentiële functies naar diophantische vergelijkingen.

Het onderwerp ‘evenredigheid’ vormt een schakel tussen de verhoudingstabellen in de lagere school en de functies in de tweede en de derde graad. In het eerste jaar s.o. is er bij verschillende onderwerpen de gelegenheid om de kennis uit de lagere school levendig te houden. In het tweede jaar worden naast tabellen ook grafieken en formules gebruikt om evenredige en andere verbanden te beschrijven. In de tweede graad duiken evenredigheden regelmatig op in de meetkunde en wetenschappen. We benadrukken in deze loep dat evenredigheid een model is voor een welbepaald soort verband tussen variabele grootheden, naast andere soorten verbanden.