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M10 M - Mein Mathematik-Portfolio Klasse 10

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M10 M - Mein Mathematik-Portfolio Klasse 10

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M10 M - Mein Mathematik-Portfolio Klasse 10

Mini-Beschreibung: Dokumentiere aussagekräftige Funktionsmodelle, trigonometrische Lösungen, Wahrscheinlichkeitsmodelle, Körperberechnungen, Prüfungssimulationen und Fehleranalysen. Reflektiere dabei Deine persönlichen Fortschritte und begründe Deine Verfahrenswahl.

Zielgruppe: Klasse 10, M-Niveau, Baden-Württemberg.

Portfolio-Idee: Nicht nur das Ergebnis zählt. Zeige so, dass ein anderer Deinen Weg nachvollziehen kann: Aufgabe → Modell → Rechnung → Darstellung → Prüfung → Begründung → Reflexion.


Einleitung

Dein Mathematik-Portfolio sammelt ausgewählte Arbeiten aus Klasse 10. Jede Portfolioseite soll zeigen, was Du gerechnet hast, warum Dein Verfahren passt und wie Du Dein Ergebnis geprüft hast.

Für mathematische Aussagen nutzt Du Formeln, Skizzen, Graphen, Baumdiagramme, Körpermodelle und kurze Begründungen. Lange Erklärungen ohne mathematische Darstellung sind nicht das Ziel.

Wichtig bei digitalen Werkzeugen und KI: Prüfe jede Ausgabe selbst durch Rechnung, Gegenprobe, Größenabschätzung oder eine zweite Darstellung. Eine KI-Ausgabe ersetzt keinen mathematischen Beweis. Verwende in Deinem Portfolio keine personenbezogenen Daten.


Lernziele

Nach diesem aiMOOC kannst Du

  1. Funktionsmodell: quadratische oder andere geeignete Funktionsmodelle aufstellen, Graph und Term verknüpfen und Parameter deuten.
  2. Trigonometrie: in geeigneten Dreiecken mit Sinus, Kosinus und Tangens rechnen und Deine Wahl begründen.
  3. Wahrscheinlichkeit: mehrstufige Zufallsvorgänge mit Baumdiagrammen und Pfadregeln modellieren.
  4. Körperberechnung: Volumen und Oberfläche von Zylinder, Kegel und Kugel berechnen und Ergebnisse geometrisch prüfen.
  5. Prüfungsvorbereitung Mathematik: Aufgaben unter Zeitvorgabe bearbeiten, Fehler systematisch auswerten und einen Verbesserungsplan formulieren.
  6. Mathematisches Argumentieren: Rechenweg, Darstellung, Einheit, Ergebnisprüfung und Begründung nachvollziehbar dokumentieren.


Portfolio-Standard

Element Mindestanforderung
Aufgabe Ausgangsfrage knapp notieren
Modell passende Größen, Variablen, Skizze oder Diagramm
Rechnung nachvollziehbare Umformungen mit Einheiten
Darstellung Graph, Tabelle, Baumdiagramm oder Körperbild
Prüfung Probe, Überschlag oder zweiter Lösungsweg
Reflexion Verfahrenswahl und Lernfortschritt begründen


Vorwissen-Check

Bearbeite zuerst ohne Hilfsmittel. Markiere danach: sicher – teilweise – noch üben.

  1. Quadratische Funktion: Bestimme den Scheitelpunkt von f(x)=(x−2)2−3.
  2. Satz des Pythagoras: Berechne c bei a=6cm und b=8cm.
  3. Prozentrechnung: Bestimme 15% von 240.
  4. Wahrscheinlichkeit: Bei einem fairen Würfel gilt für „gerade Zahl“ P=36. Kürze.
  5. Kreis: Berechne den Flächeninhalt bei r=4cm mit A=πr2.

Kontrolle: Scheitelpunkt S(2|−3); c=10cm; 36; 12; A=16πcm2≈50,3cm2.


Funktionsmodelle dokumentieren

Ein Funktionsmodell verbindet eine reale Situation mit einer mathematischen Beziehung.

Beispiel: Die Höhe eines geworfenen Balls werde modelliert durch

h(t)=−5t2+10t+1

mit Zeit t in Sekunden und Höhe h in Metern.

Schritt 1 – Startwert:

h(0)=1

Der Ball startet im Modell in 1m Höhe.

Schritt 2 – Zeitpunkt der maximalen Höhe:

Für h(t)=at2+bt+c liegt die Symmetrieachse bei

tS=−b2a

also

tS=−102⋅(−5)=1

Schritt 3 – maximale Höhe:

h(1)=−5+10+1=6

Damit hat der Scheitelpunkt die Bedeutung

S(1|6).


Darstellungen verknüpfen

Darstellung Was Du daraus lesen kannst
Term Rechenregeln, Parameter, Nullstellen
Graph Verlauf, Scheitelpunkt, Schnittpunkte
Tabelle einzelne Wertepaare und Trends
Situation Bedeutung der Variablen und sinnvolle Grenzen

Portfolio-Frage: Warum ist das Modell für sehr große Werte von t nicht sinnvoll? Begründe mit dem Sachzusammenhang und dem Graphen.


Interaktives Beispiel: Bremswegmodell

Ein vereinfachtes Modell für einen Bremsweg sei

s(v)=0,01v2

mit v in km/h und s in Metern.

Berechne s(30), s(50) und s(100).

Hilfe 1: Setze den Geschwindigkeitswert für v ein.

Hilfe 2: Vergleiche, was bei einer Verdopplung von v mit v2 geschieht.

Feedback: s(30)=9m, s(50)=25m, s(100)=100m. Eine Verdopplung der Geschwindigkeit vervierfacht in diesem Modell den Bremsweg.


Portfolio-Baustein Funktionen

Dokumentiere ein selbst gewähltes Funktionsmodell. Dein Eintrag enthält mindestens:

Situation → Term → Wertetabelle → Graph → Interpretation

Nutze für längere Erklärungen normalen Text und nicht die Math-Umgebung.


Trigonometrische Lösungen

In einem rechtwinkligen Dreieck gelten bezogen auf den Winkel α:

sin⁡(α)=GegenkatheteHypotenuse

cos⁡(α)=AnkatheteHypotenuse

tan⁡(α)=GegenkatheteAnkathete


Verfahrenswahl sichtbar machen

Beispiel: Gegeben sind α=35∘ und die Ankathete a=7,5m. Gesucht ist die Gegenkathete g.

Gesucht und gegeben kommen gemeinsam in

tan⁡(α)=ga

vor.

Also

g=a⋅tan⁡(α)

und damit

g=7,5⋅tan⁡(35∘)≈5,25m.

Prüfung: Bei 35∘ ist die Gegenkathete kleiner als die Ankathete. Das Ergebnis passt zur Skizze.


Übung mit Hilfestufen

Ein Baum wirft einen 12m langen Schatten. Der Höhenwinkel zur Baumspitze beträgt 38∘. Bestimme die Baumhöhe.

Hilfe 1: Zeichne ein rechtwinkliges Dreieck.

Hilfe 2: Schattenlänge = Ankathete, Baumhöhe = Gegenkathete.

Hilfe 3:

tan⁡(38∘)=h12

Feedback: h=12⋅tan⁡(38∘)≈9,38m. Runde erst am Ende.


Wahrscheinlichkeitsmodelle

Mehrstufige Zufallsversuche werden übersichtlich, wenn Du ein Baumdiagramm zeichnest.

Produktregel entlang eines Pfades:

P(A∩B)=P(A)⋅P(B∣A)

Summenregel für mehrere passende Pfade:

P(E)=P(Pfad 1)+P(Pfad 2)+…


Interaktives Beispiel: Ziehen mit Zurücklegen

In einer Box liegen drei rote und zwei blaue Kugeln. Zweimal wird mit Zurücklegen gezogen.

P(R)=35

P(B)=25

Gesucht ist die Wahrscheinlichkeit für genau eine rote Kugel.

Die passenden Pfade sind RB und BR:

P(RB)=35⋅25=625

P(BR)=25⋅35=625

Somit

P(genau eine rote Kugel)=1225=0,48.

Portfolio-Reflexion: Erkläre in zwei Sätzen, warum hier zwei Pfade addiert werden.


Modell kritisch prüfen

Ein digitales Werkzeug kann ein Baumdiagramm erzeugen. Prüfe trotzdem:

  1. Sind alle Äste vorhanden?
  2. Addieren sich die Wahrscheinlichkeiten an jeder Verzweigung zu 1?
  3. Wurde mit oder ohne Zurücklegen modelliert?
  4. Passen Ereignis und ausgewählte Pfade zusammen?


Körperberechnungen

Für Kreis, Zylinder, Kegel und Kugel brauchst Du sichere Grundformeln.

AKreis=πr2

UKreis=2πr

VZylinder=πr2h

VKegel=13πr2h

VKugel=43πr3

OKugel=4πr2


Visuelle Schrittfolge: zusammengesetzter Körper

Ein Körper besteht aus einem Zylinder und einem aufgesetzten Kegel mit gleichem Radius.

Schritt 1 – Skizze und Größen:

r=3cm, hZ=8cm, hK=4cm

Schritt 2 – Teilvolumen Zylinder:

VZ=π⋅32⋅8=72πcm3

Schritt 3 – Teilvolumen Kegel:

VK=13π⋅32⋅4=12πcm3

Schritt 4 – Gesamtvolumen:

V=72π+12π=84πcm3

V≈263,9cm3

Schritt 5 – Plausibilität: Das Kegelvolumen muss kleiner als das Volumen eines gleich hohen Zylinders sein.


3D-Denken

Bei Oberflächen zusammengesetzter Körper werden Berührungsflächen im Inneren nicht mitgerechnet. Merke: sichtbare Außenflächen sind nicht die Summe aller Einzelflächen.


Prüfungssimulation

Diese Simulation ist ein Training und keine amtliche Prüfungsaufgabe. Arbeite 45 Minuten konzentriert und kontrolliere erst danach.

Teil A – Funktionen

Gegeben ist f(x)=−0,5x2+3x+2. Bestimme Scheitelpunkt, Achsenschnittpunkt mit der y-Achse und interpretiere den Scheitelpunkt in einem selbst gewählten Sachmodell.

Teil B – Trigonometrie

Eine Rampe überwindet 1,2m Höhe bei einer waagerechten Länge von 8m. Bestimme den Steigungswinkel.

Teil C – Wahrscheinlichkeit

Bei einem Spiel wird zweimal ein fairer Würfel geworfen. Bestimme die Wahrscheinlichkeit, mindestens einmal eine Sechs zu erhalten.

Teil D – Körper

Ein Zylinder hat r=4cm und h=10cm. Berechne Volumen und Oberfläche.

Teil E – Begründung

Wähle eine Aufgabe aus und notiere, warum Dein Verfahren mathematisch passend ist.


Auswertung der Simulation

Ordne jeden Fehler einer Ursache zu:

Fehlerart Beispiel Nächster Schritt
Modellfehler falsche Formel gewählt Skizze und Größen markieren
Rechenfehler Vorzeichenfehler Zwischenzeilen sauber schreiben
Darstellungsfehler Einheit fehlt Einheiten bei jedem Ergebnis prüfen
Interpretationsfehler Ergebnis nicht zur Frage passend Antwortsatz und Plausibilität


Typische Fehler

  1. Runden: Zu früh gerundet. Besser mit ungerundeten Zwischenwerten weiterrechnen und erst am Ende sinnvoll runden.
  2. Trigonometrie: Gegenkathete und Ankathete ohne Bezug auf den betrachteten Winkel festgelegt.
  3. Wahrscheinlichkeit: Pfade addiert, obwohl zuerst innerhalb eines Pfades multipliziert werden muss.
  4. Körpergeometrie: Durchmesser als Radius eingesetzt.
  5. Quadratische Funktion: Scheitelpunkt aus dem Graphen falsch abgelesen, ohne den Term zu kontrollieren.
  6. Taschenrechner: Gradmaß und Bogenmaß verwechselt.
  7. KI: Eine vorgeschlagene Lösung ungeprüft übernommen.


Fehleranalyse im Portfolio

Für mindestens drei echte Fehler aus Deinen Übungen führst Du ein Fehlerprotokoll:

Frage Deine Notiz
Was war mein Fehler? …
Warum ist er entstanden? …
Wie erkenne ich ihn künftig? …
Welche Gegenprobe hilft? …
Neue Mini-Aufgabe …


Selbstkontrolle

Prüfe vor dem Abgeben jeder Portfolioseite:

  1. Ist die gesuchte Größe klar benannt?
  2. Sind Einheiten durchgehend korrekt?
  3. Ist die Formel passend zum Modell?
  4. Sind Umformungen nachvollziehbar?
  5. Gibt es eine Skizze, einen Graphen oder ein Diagramm?
  6. Wurde das Ergebnis geprüft?
  7. Ist die Begründung kurz, aber mathematisch eindeutig?
  8. Sind digitale Ergebnisse kritisch kontrolliert?


Transfer

Aufgabe: Verpackung vergleichen

Zwei Verpackungen sollen jeweils ungefähr 500cm3 fassen: ein Zylinder und ein quaderförmiger Behälter.

Entwickle passende Maße, berechne Volumen und Materialbedarf der Außenflächen und entscheide anhand Deiner Rechnungen, welches Modell bei Deinen gewählten Maßen weniger Oberfläche benötigt.

Zusatz: Stelle mindestens eine Größe als Funktion dar und untersuche, wie sich die Oberfläche verändert.


Kompetenzcheck

Bewerte Dich mit sicher – meistens – noch unsicher.

Kompetenz Dein Stand
Ich kann einen Sachverhalt in ein Funktionsmodell übersetzen. …
Ich kann Term, Tabelle und Graph miteinander verbinden. …
Ich kann Sinus, Kosinus oder Tangens passend auswählen. …
Ich kann ein Baumdiagramm korrekt beschriften und Pfadregeln anwenden. …
Ich kann zusammengesetzte Körper zerlegen und berechnen. …
Ich kann Rechenwege begründen und Ergebnisse prüfen. …
Ich kann Fehler systematisch auswerten. …
Ich kann digitale Ergebnisse mathematisch kontrollieren. …


Reflexion

Beantworte am Ende des Portfolios:

  1. Bei welchem Thema ist mein Rechenweg deutlich sicherer geworden?
  2. Welche Darstellung hilft mir am meisten: Term, Skizze, Tabelle, Graph oder Diagramm?
  3. Welches Verfahren kann ich inzwischen begründet auswählen?
  4. Welcher typische Fehler tritt bei mir noch auf?
  5. Welche Gegenprobe nutze ich inzwischen automatisch?
  6. Welche zwei Themen trainiere ich vor der Abschlussprüfung gezielt weiter?


Folgekurs

Weiterführend passt:

M10 M - Mathematik Prüfungstraining Klasse 10

Dort können vollständige Prüfungssituationen, Zeitmanagement, gemischte Transferaufgaben und individuelle Fehlerprofile vertieft werden.


Interaktive Aufgaben


Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Aussage beschreibt den Scheitelpunkt einer nach unten geöffneten Parabel in einem Höhenmodell am besten? (Er kann den maximalen Funktionswert des Modells angeben) (!Er ist immer eine Nullstelle) (!Er liegt immer auf der y-Achse) (!Er ist immer der Startwert)




Welche Funktion nutzt Du im rechtwinkligen Dreieck, wenn Gegenkathete und Ankathete vorkommen? (Tangens) (!Sinus) (!Kosinus) (!Satz des Pythagoras)




Was geschieht entlang eines Pfades im Baumdiagramm mit den Wahrscheinlichkeiten? (Sie werden multipliziert) (!Sie werden immer addiert) (!Sie werden quadriert) (!Sie werden voneinander abgezogen)




Welche Formel beschreibt das Volumen eines Zylinders? (V gleich pi mal r Quadrat mal h) (!V gleich ein Drittel pi mal r Quadrat mal h) (!V gleich vier Drittel pi mal r hoch drei) (!V gleich zwei pi mal r)




Warum sollte in einer Trigonometrieaufgabe zuerst eine Skizze angefertigt werden? (Damit gegebene und gesuchte Seiten zum Winkel passend zugeordnet werden) (!Damit keine Rechnung mehr nötig ist) (!Damit automatisch der Satz des Pythagoras gilt) (!Damit das Ergebnis immer ganzzahlig wird)




Was ist eine sinnvolle Ergebnisprüfung bei einer Körperberechnung? (Einheiten und Größenordnung kontrollieren) (!Nur die letzte Ziffer prüfen) (!Alle Zwischenwerte auf ganze Zahlen runden) (!Die Formel nach dem Rechnen auswählen)




Was gehört zu einem guten Funktionsmodell im Portfolio? (Eine Deutung der Variablen und ein sinnvoller Definitionsbereich) (!Nur ein Taschenrechnerfoto) (!Nur das Endergebnis) (!Eine möglichst lange Textbeschreibung ohne Mathematik)




Wie gehst Du mit einer KI-generierten mathematischen Lösung um? (Du prüfst sie durch Rechnung und Begründung) (!Du übernimmst sie unverändert) (!Du behandelst sie als mathematischen Beweis) (!Du verzichtest auf Einheiten und Gegenprobe)




Was ist bei zusammengesetzten Körpern für die Oberfläche besonders zu beachten? (Innere Berührungsflächen gehören nicht zur Außenfläche) (!Alle Teilflächen werden immer doppelt gezählt) (!Das Volumen wird zur Oberfläche addiert) (!Der Radius wird durch die Höhe ersetzt)




Welche Aussage passt zu einer guten Fehleranalyse? (Der Fehler wird einer Ursache zugeordnet und mit einer neuen Aufgabe überprüft) (!Der falsche Rechenweg wird gelöscht und vergessen) (!Nur die Punktzahl wird notiert) (!Die Lösung wird ohne Vergleich abgeschrieben)





Memory

Scheitelpunkt Maximum oder Minimum einer Parabel
Tangens Gegenkathete durch Ankathete
Produktregel Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades multiplizieren
Summenregel Wahrscheinlichkeiten passender Pfade addieren
Zylinder Volumen mit Grundfläche mal Höhe
Kegel Ein Drittel des entsprechenden Zylindervolumens
Plausibilitätsprüfung Ergebnis auf Größenordnung und Sinn prüfen
Fehleranalyse Ursache erkennen und Strategie verbessern





Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu. Thema
Scheitelpunktform Funktionsdarstellung
Tangens Trigonometrische Verfahrenswahl
Baumdiagramm Wahrscheinlichkeitsmodell
Kegelvolumen Körperberechnung
Gegenprobe Ergebnisprüfung





Kreuzworträtsel

Parabel Wie heißt der Graph einer quadratischen Funktion?
Tangens Welche Winkelfunktion verbindet Gegenkathete und Ankathete?
Baumdiagramm Welche Darstellung eignet sich für mehrstufige Zufallsversuche?
Zylinder Welcher Körper hat zwei parallele kongruente Kreisflächen?
Radius Welche Strecke führt vom Kreismittelpunkt zum Kreisrand?
Reflexion Wie heißt die bewusste Auswertung des eigenen Lernwegs?





LearningApps


Lückentext

Vervollständige den Text.
Ein gutes Mathematik-Portfolio zeigt nicht nur das Ergebnis, sondern auch den

. Bei Funktionsmodellen werden Term und

miteinander verknüpft. In rechtwinkligen Dreiecken kann der

Gegenkathete und Ankathete verbinden. In einem Baumdiagramm werden Wahrscheinlichkeiten entlang eines Pfades

. Bei zusammengesetzten Körpern werden innere

nicht zur Außenfläche gezählt. Digitale Ergebnisse müssen durch eine mathematische

kontrolliert werden. Eine Fehleranalyse untersucht nicht nur den falschen Wert, sondern auch die

. Vor der Prüfung hilft eine Simulation dabei, Rechnen, Kontrolle und

zu verbinden.




Offene Aufgaben


Leicht

  1. Portfolio-Deckblatt Mathematik: Gestalte ein Deckblatt mit Deinen sechs Schwerpunktbereichen und passenden mathematischen Symbolen, aber ohne personenbezogene Daten.
  2. Parabel-Galerie: Zeichne drei Parabeln mit unterschiedlichen Parametern und notiere jeweils Scheitelpunkt und Öffnung.
  3. Trigonometrie-Foto ohne Personen: Fotografiere oder skizziere eine geeignete Alltagssituation mit Höhe und Abstand und formuliere eine trigonometrische Frage.
  4. Fehlerkarte: Erstelle eine Karte zu einem typischen eigenen Rechenfehler mit Fehler, Ursache, Warnsignal und Gegenprobe.


Standard

  1. Funktionsmodell entwickeln: Wähle eine reale Situation, stelle ein quadratisches Modell auf und dokumentiere Term, Tabelle, Graph und Grenzen des Modells.
  2. Höhenmessung mit Trigonometrie: Bestimme eine Höhe über Abstand und Winkel und begründe Deine Wahl von Sinus, Kosinus oder Tangens.
  3. Zufallsexperiment untersuchen: Führe ein einfaches Zufallsexperiment mehrfach durch, vergleiche relative Häufigkeit und Modellwahrscheinlichkeit und stelle die Ergebnisse grafisch dar.
  4. Körpermodell bauen: Entwirf einen zusammengesetzten Körper aus Zylinder und Kegel, berechne Volumen und sichtbare Oberfläche und fertige eine beschriftete Skizze an.


Schwer

  1. Prüfungssimulation analysieren: Bearbeite eine gemischte Simulation unter Zeitvorgabe und erstelle anschließend ein Fehlerprofil nach Fehlerarten.
  2. Verfahren vergleichen: Löse eine Aufgabe auf zwei mathematisch sinnvollen Wegen und bewerte, welcher Weg übersichtlicher, sicherer oder besser überprüfbar ist.
  3. Digitale Mathematik prüfen: Lass ein digitales Werkzeug oder eine KI eine anspruchsvolle Aufgabe lösen, prüfe jeden Schritt und dokumentiere mindestens eine unabhängige Kontrolle.
  4. Portfolio-Präsentation: Erstelle eine kurze Präsentation mit je einem starken Beispiel aus Funktionen, Trigonometrie, Wahrscheinlichkeit und Körpergeometrie und erkläre Deine Verfahrenswahl.




Text bearbeiten Bild einfügen Video einbetten Interaktive Aufgaben erstellen



Lernkontrolle

  1. Modellierungsaufgabe: Ein Sachproblem kann durch eine quadratische Funktion beschrieben werden. Entwickle ein passendes Modell, deute die Parameter und erkläre, in welchem Bereich das Modell sinnvoll ist.
  2. Trigonometrie-Transfer: Entscheide bei einer unbekannten Dreieckssituation selbst, ob zuerst eine Hilfslinie, der Satz des Pythagoras oder eine Winkelfunktion sinnvoll ist. Begründe Deine Entscheidung.
  3. Wahrscheinlichkeitsvergleich: Zwei Spiele besitzen unterschiedliche Baumdiagramme. Vergleiche die Gewinnwahrscheinlichkeiten und erkläre, welche Modellannahmen für das Ergebnis entscheidend sind.
  4. Körper-Optimierung: Verändere Radius und Höhe eines Zylinders bei festem Volumen und untersuche, wie sich die Oberfläche verändert.
  5. Fehlerdiagnose: Analysiere einen vorgegebenen falschen Lösungsweg, finde die erste fehlerhafte Stelle, korrigiere sie und formuliere eine Regel zur Vermeidung.
  6. Darstellungswechsel: Übertrage eine Information aus einem Graphen in einen Term oder aus einem Baumdiagramm in eine Rechnung und erkläre den Zusammenhang.




Lernnachweis

Für einen überzeugenden Lernnachweis zu diesem Thema sind wichtig:

  1. mindestens ein vollständig dokumentiertes Funktionsmodell mit Graph und Interpretation
  2. mindestens eine trigonometrische Lösung mit Skizze und begründeter Verfahrenswahl
  3. mindestens ein Wahrscheinlichkeitsmodell mit Baumdiagramm und Pfadregeln
  4. mindestens eine Körperberechnung mit beschrifteter Skizze und Einheiten
  5. mindestens eine ausgewertete Prüfungssimulation
  6. mindestens drei Fehleranalysen mit Verbesserungsstrategie
  7. sichtbare Gegenproben oder Plausibilitätsprüfungen
  8. eine abschließende Reflexion über Fortschritt und nächste Lernziele




OERs zum Thema


Medien zum Weiterlernen

Die eingebundenen Grafiken stammen aus Wikimedia Commons und unterstützen die mathematischen Darstellungen. Die Videos vertiefen quadratische Funktionen, Trigonometrie, Wahrscheinlichkeitsrechnung und Körperberechnungen. Prüfe bei externen Angeboten immer, ob Inhalte und Schreibweisen zu Deinem Unterricht auf M-Niveau passen.


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