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Computeralgebra in Baden-Württemberg
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Computeralgebra in Baden-Württemberg
Computeralgebrasystem ist ein magisches Zauberwort! Der Name definiert
ein Computeralgebrasystem ganz lapidar als ein Programm, das Algebra betreiben
kann, also im Gegensatz zu den herkömmlichen Taschenrechnern nicht
nur numerisch, sondern auch symbolisch rechnen kann.
Dies ist eine mächtige Definition, umfaßt Sie doch sowohl
die Fähigkeiten eines (weitgehend) fehlerfreien Rechengenies und Termumformungskünstlers
als auch einer beliebig umfangreichen Formelsammlung, die in kürzester
Zeit die gesuchten Resultate zur Verfügung stellen kann.
Wenn man dieses "Zauberwort" im Zusammenhang mit der Schulmathematik
hört, verspürt man vermutlich auch ein Kribbeln, vielleicht sogar
eine gewisse Unsicherheit, welche Auswirkungen dieses Werkzeug auf die
Schulmathematik haben kann und vermutlich auch haben wird.
Schon immer beschäftigt sich die Schulmathematik ja gerade mit
diesen symbolischen Umformungen, die ehemaligen Schülern dann über
Jahre hinaus vielleicht als binomische Formeln, "Mitternachtsformel", "Pythagoras"
oder die x-te Ableitung in Erinnerung bleiben werden.
Seit einigen Jahren gibt es nun Programme - und die Qualität dieser
Programme nimmt stetig zu - die diese mathematischen Tätigkeiten quasi
"spielend" übernehmen! Eine Übersicht über die Leistungsfähigkeit
dieser Programme können Sie unter dem Stichwort Software
erhalten.
Ein Paradies für die Schüler der kommenden Generation? Mathematik
auf Knopfdruck und ohne Frustration und Lernaufwand? Welchen Sinn hat denn
dann noch Mathematik? Oder besser, welchen (tieferen) Sinn hat denn Mathematik
überhaupt? Was muß sich an der Schulmathematik ändern,
wenn diese "Rechengenies" in Schülerhände gelangen? Welche neuen
Schwerpunkte wird das Fach Mathematik durch die Existenz dieser Programme
erhalten? Mit diesen und ähnlichen Fragen beschäftigen sich die
Beiträge
zur Mathematik-Didaktik.
Um von der kommenden Entwicklung nicht überrascht zu werden und
bereits jetzt schon die Weichen in Richtung einer Entwicklung der Mathematik
zu stellen, werden an vielen Stellen bereits jetzt Versuche mit Computeralgebra-Programmen
durchgeführt.
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So werden seit 1995 an einigen Schulen Versuche mit Grundkursen Computeralgebra
durchgeführt. Einige Schulen bieten hierüber Informationen unter
dem Stichwort "Grundkurse Computeralgebra"
an.
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Seit dem Schuljahr 1996/97 werden an ausgewählten Schulen unter anderem
einer gesamten (damals) elften Klasse Laptops mit dem Computeralgebra-Programm
Maple zur Verfügung gestellt. In diesen Klassen wird mit diesem Computeralgebrasystem
(CAS) Mathematik der Oberstufe betrieben. Diese Schulversuche werden auch
in ein separat gestelltes Abiturprüfungsverfahren münden. Informationen
über die Startphase dieses Pilotprojekt finden Sie unter dem Stichwort
PIMOKL
(Pilotprojekt Mobiles Klassenzimmer)
- Dieser Schulversuch ist inzwischen seinen Kinderschuhen entwachsen. Ab
dem Jahr 2005 werden in Baden-Württemberg den Versuchsschulen zentral
gestellte CAS-Aufgaben in der Abiturprüfung gestellt; die Fachlehrer jeder
Schule können für ihre Kurse in der Oberstufe entscheiden, ob Sie den
Mathematikunterricht mit dem herkömmlichen grafikfähigen Taschenrechner
absolvieren oder mit einem Computeralgebrasystem. Je nach Entscheidung des
Fachlehrers enthält sein Kurs dann in der Abiturprüfung die entsprechenden
Aufgaben im Teilbereich Analysis. Weitere Informationen zum Stand dieses
Schulversuchs können Sie unter dem Stichwort "
CASiMU"
(Computeralgebrasysteme im Mathematikunterricht) entnehmen.
Bereits erprobte Materialien bzw. für den Unterrichtseinsatz geeignete
Themen können Sie unter dem Stichwort "Materialien
für den Unterricht" abrufen.
Dort finden Sie auch einige der bei Lehrerfortbildungsveranstaltungen
eingesetzten Materialien der
Lehrerfortbildung sowie eine Vielzahl
von Literaturhinweisen zu der Thematik.
Dokumentierte Unterrichtsprojekte einiger Schulen, die
mit Computeralgebrasystemen durchgeführt worden sind, finden Sie
unter dem Stichwort Schulprojekte.
Da es eine Vielzahl weiterer Seiten, insbesondere auch außerhalb
Baden-Württembergs gibt, die sich mit Computeralgebra beschäftigen,
können Sie unter "Links" einige interessante
Seiten abrufen. Für Hinweise
auf weitere gute Seiten ist der Betreuer stets dankbar!
Die obengenannten Materialien wurden zum größten Teil von
Lehrern in mühevoller Arbeit zusammengetragen und an den angegebenen
Stellen im Internet veröffentlicht. Die Autoren dieser Beiträge
möchten
hierdurch dazu beitragen, daß Kollegen, die nach Informationen auf
dem Gebiet der Computeralgebra suchen, in diesem Medium eine Hilfestellung
erhalten. Die Autoren dieser Seiten erhalten für diese dankenswerte
Tätigkeit keinerlei finanzielle Entschädigung. Deshalb sei hier
die Bemerkung erlaubt, daß die Verwendung dieser Materialien zur
Unterrichtsvorbereitung und im Unterricht natürlich gerne gestattet
ist, eine kommerzielle Nutzung dieser Seiten jedoch ohne Zustimmung
der Autoren ausdrücklich nicht möglich ist.
Wenn Sie selbst zu diesem Thema Materialien besitzen oder gar bereits
veröffentlicht haben, sind Sie ganz herzlich zur Mitarbeit an diesem
Projekt eingeladen. Fürs Erste genügt eine kurze Mail an den
Betreuer dieser Seiten. Auf bereits veröffentlichte Materialien werden
wir gerne einen Link erstellen, selbstverständlich sind wir aber auch
bereit, für Computeralgebra in der Schule geeignete Themen mit Ihrem
Einverständnis
entsprechend aufzubereiten und dann ins Netz zu stellen. Wie gesagt, eine
kurze
Mail an den Betreuer dieser Seiten ist sehr willkommen, denn diese
Seite lebt nur, wenn viele daran mitarbeiten!
Beiträge zur Mathematikdidaktik
Software und Verlage zum Thema Computeralgebrasysteme
Materialien für den Unterricht
Maple-Tagung vom 28. Februar 2011
Maple-Tagung vom 23. Februar 2010
Maple-Tagung vom 18. Februar 2009
Maple-Tagung vom 27. Februar 2007
Regression (Fortbildung vom 26.09.06)
Dietmar Henke (vom Lessing-Gymnasium Winnenden) bietet
auf seinen Internetseiten eine ausgezeichnete Zusammenstellung
von Maple-Übungen an, die den  Einstieg in Maple erleichtern
sollen. Einige der sehr vielen Arbeitsblätter können auch
direkt im Unterricht verwendet werden.
Skripte
Literaturempfehlungen:
-
Aspetsberger, K./ Schlöglhofer, F.: Der TI-92 im Mathematikunterricht.
Texas Instruments, Freising 1996.
-
Baumann: R.: Computeralgebra-Systeme erweitern den methodischen Spielraum
- demonstriert am Beispiel Integralrechnung. In: Mathematik in der Schule
34 (1996) 7/8.
-
Berry, J./ Monaghan, J./ Kronfellner, M./ Kutzler, B.: The State of Computer
Algebra in Mathematics Education. Chartwell-Bratt, Schweden 1997.
-
Buhmann,Diemer,Endres,Laule,Westermann,Wilke: Mathematische Begriffe visualisiert
mit Maple V für Lehrer und Dozenten; Fertige Worksheets mit Animationen,
grafischen Darstellungen und Berechnungen für die Hand des Lehrers,
1999, Springer-Verlag
-
Burkhardt, Werner: Erste Schritte mit Maple, 1994, 135 Seiten; einfache
Maple-Befehle zum Einstieg, Springer-Verlag
-
Derive Days Düsseldorf 19. - 21. April 1995. Tagungsband. Landesmedienzentrum
Rheinland-Pfalz. Koblenz 1995. Sehr lesenswerte Sammlung der Beiträge,
von denen einige auch anderweitig erschienen sind.
-
Diemer, Bachert, Laule: Mathematik mit Maple V (Release 4), 136 Seiten;
auf die Schulmathematik mit vielen Beispielen versehene Einfuehrung in
Maple, auch fuer Schueler gut geeignet! Dümmler-Verlag
-
Fachgruppe Computeralgebra der GI, DMV, GAMM: Computeralgebra in Deutschland.
Passau, Heidelberg 1993.
-
Garcia, A.: Mathematisches Praktikum mit DERIVE. Addison Wesley
-
Grabinger, B.: Stochastik mit DERIVE. Dümmler, Bonn 1994.
-
Henn, H.-W.: Realitätsnaher Mathematikunterricht mit DERIVE. Dümmler
Verlag.
Hervorragendes Schulbuch zum sinnvollen Einsatz von Computeralgebrasysstemen
im SII-Untericht.
-
Heugl, H./ Klinger, W./ Lechner, J.: Mathematikunterricht mit Computeralgebrasystemen.
Addison-Wesley, Bonn 1995.
-
Hischer, H. (Hrsg.): Mathematikunterricht im Umbruch?
Bericht über die 9. Arbeitsttagung des Arbeitskreises "Mathematikunterricht
und Informatik" in der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik. franzbecker,
Hildesheim 1991.
-
Hischer, H. (Hrsg.): Wieviel Termumformung braucht der Mensch?
Bericht über die 10. Arbeitsttagung des Arbeitskreises "Mathematikunterricht
und Informatik" in der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik. franzbecker,
Hildesheim 1992.
-
Hischer, H. (Hrsg.): Mathematikunterricht und Computer.
Bericht über die 11. Arbeitsttagung des Arbeitskreises "Mathematikunterricht
und Informatik" in der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik. franzbecker,
Hildesheim 1993.
-
Hischer, H. (Hrsg.): Fundamentale Ideen.
Bericht über die 12. Arbeitsttagung des Arbeitskreises "Mathematikunterricht
und Informatik" in der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik. franzbecker,
Hildesheim 1994.
-
Hischer, H. (Hrsg.): Rechenfertigkeit und Begriffsbildung.
Bericht über die 13. Arbeitsttagung des Arbeitskreises "Mathematikunterricht
und Informatik" in der Gesellschaft für Didaktik der Mathematik. franzbecker,
Hildesheim 1995.
-
vom Hofe, R.: Neue Beweglichkeit beim Umgang mit Funktionen. In: Mathematik
Lehren Heft 78 (1996). Friedrich Verlag, Velber. Behandlung von Funktionen
als Objekt der Untersuchung unter Ausnutzung der besonderen interaktiven
Fähigkeiten von MATHPLUS.
-
Kayser, H.-J./ Neveling, R.: DERIVE - Ein mathematischer Assistent. Neue
Medien im Unterricht. Landesinstitut für Schule und Weiterbildung.
Soest 1993.
-
Kayser, H.-J.: DERIVE - mehr als ein Assistent. Neue Medien im Unterricht.
Landesinstitut für Schule und Weiterbildung. Soest 1995.
-
Kayser, H.-J.: Analysis mit DERIVE. Dümmler Verlag. Bonn 1996.
-
Kayser, H.-J.: Trassenplanung. In: Lernen mit neuen Medien. Mathematik/
Naturwissenschaften. Landesinstitut für Schule und Weiterbildung,
Soest 1996.
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Kayser, H.-J.: Lineare Algebra und Geometrie mit DERIVE. Dümmler,
Bonn 1997.
Erprobte Unterrichtsmaterialien über Lineare Gleichungssysteme,
Matrizen und Vektoren, Computergraphik und 3D-Geometrie. Diskette zusätzlich
erhältlich.
-
Koepf, W.: DERIVE für den Mathematikunterricht, incl. Diskette. Vieweg
1996. Flüssig geschriebenes Buch, das sich an Lehrer und Lehramtsstudenten
wendet. Es behandelt Fragen, bei denen sich den Einsatz eines CAS lohnt
und zeigt auch Grenzen auf. Es enthält auch Aufgaben und auf der Diskette
sinnvolle Erweiterungsbefehle für Derive.
-
Lehmann, Dr. Eberhard: Diverse Bücher zu CAS finden Sie auf seiner
Homepage
-
Kutzler, B.: Mathematik am PC - Einführung in DERIVE. Soft Warehouse.
Hagenberg 1994.
-
Kutzler, B.: Mathematik unterrichten mit DERIVE. Addison-Wesley
-
Kutzler, B.: Symbolrechner TI 92. Computeralgebra im Taschenformat. Addison-Wesley
1995.
-
Materialien zum Mathematikunterricht mit Computer und DERIVE. Landesmedienzentrum
Rheinland-Pfalz. Koblenz 1995.
-
Mathematik: Betrifft uns. Heft 6/91: Analysis. Tayloreihenentwicklung mit
DERIVE. Bergmoser und Höller, Aachen 1991.
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Mathematik: Betrifft uns. Heft 3/93: Analysis. Bilder und Filme mit DERIVE.
Bergmoser und Höller, Aachen 1993.
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Mathematik: Betrifft uns. Heft 5/93: Lineare Algebra. Matrizen mit DERIVE.
Bergmoser und Höller, Aachen 1993.
-
Mauve, R./ Moos, J. P.: Mathematik mit DERIVE - Arbeitsblätter zur
experimentellen Mathematik. Dümmler, Bonn 1993.
-
MU Der Mathematikunterricht Jg. 41, Heft 4/1995. DERIVE-Projekte im Mathematikuntericht.
Friedrich Verlag, Velber.
-
Pröpper, W.: Gebrochen rationale Funktionen mit dem TI-92. Texas Instruments,
Freising 1996.
-
Dr. Günter Scheu: Arbeitsbuch Computeralgebra mit DERIVE, 160 Seiten,
auf die Schulmathematik zugeschnittes Handbuch zur Einführung in die
Arbeit mit Derive; auch für Schüler gut geeignet.
-
Schmidt, T.: Numerische Verfahren mit dem TI-92. Texas Instruments, Freising
1996.
-
Spieth, Arno: Maple V Release 2 Referenzhandbuch, Thomson Publishing, 1994,
(Release 2 bereits veraltet; vermutlich existiert eine Neuauflage)
-
Steinberg-Ebenhoeh: Ausgewählte Aufgaben zur Analysis, Schroedel-Verlag
-
Teaching Mathematics with Derive and the TI-92. Proceedings of the International
Derive and TI-92 Conference, Schloss Birlinghoven, July 2. - 6. 1996. ZKL
Texte Nr. 2, Westfälische Wilhelms-Universität Münster.
Sehr umfangreiche Sammlung von Vorträgen. Rarität, unbedingt
besorgen solange der Vorrat reicht!
-
Wade, Allis u.a.: Maple V in der mathematischen Anwendung, Thomson Publishing,
1994
-
Weigand, H. G./ Weth, T.: Das Lösen von Abituraufgaben mit Hilfe von
DERIVE. In: MNU Heft 3, 1991.
-
Werner, Wilhelm: Mathematik lernen mit Maple V, 1994, ELBI-Verlag, ISBN
3-929694-03-4, reichhaltige Aufgabensammlung auf dem Niveau von Anfaengervorlesungen
Mathematik
-
Westermann, Thomas: Mathematik mit Maple, Springer-Verlag (?) Bd. 1 und
2
-
Westermann u.a.: Mathematik visualisiert mit Maple, Springer-Verlag, 2.
Aufl. (2001)
-
Wynands, A.: Beginnt die Zukunft des Mathematikunterrichts mit DERIVE?
In: Mathematik in der Schule 34 (1996) 7/8.
Herausgabe einer Maple-CD "Mathematik visualisiert mit Maple für Lehrer
und Dozenten"
Das Regierungspräsidium (Schulabteilung) Karlsruhe hat gemeinsam mit der Fachhochschule Karlsruhe
im September 1999 eine CD "Mathematische Begriffe visualisiert mit Maple
V für Lehrer und Dozenten" mit einem ca. 100-seitigen Begleitbuch
(weniger als "Lehrbuch", eher zur Darstellung der Inhalte) herausgegeben.
Ziel der Erstellung dieser CD ist es, den stets geäußerten Wünschen
nach einer Unterrichtshilfe in der Hand des Lehrers Rechnung zu tragen
und damit den Kollegen eine Unterstützung bei der Unterrichtsvorbereitung
im Mathematikunterricht zu bieten.
Diese CD wurde in der 2. Auflage bis zum Ende des Schuljahrs 2000/01 wesentlich
überarbeitet und erweitert und den Schulen und Lehrern in Baden-Württemberg
wiederum zu einem deutlich ermäßigten Preis angeboten.
Wesentliche Merkmale der 1. Auflage der CD:
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Zu Grunde liegend ist das Computeralgebraprogramm Maple V Rel. 5 (an fast
allen Gymnasien vorhanden).
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Einfache und schnelle Installation auf Festplatte oder wahlweiser Start
der elektronischen Arbeitsblätter (Worksheets) direkt von der CD.
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Einfache Handhabung (nur wenige grundlegende Begriffe von Maple sind notwendig
und werden zudem in umfangreichen Hilfeseiten auf der CD erklärt).
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Demonstrationsmittel im Unterricht (sinnvolle Ergänzung des Tafelanschriebs
im Bereich graphischer Darstellungen, Animationen, ...).
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Anschauliche Beispiele für die aktuelle Unterrichtssituation (Schülerfragen
können schnell und ohne aufwendigen Tafelanschrieb beantwortet werden).
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Die Themen decken weite Bereiche der Mittel- und Oberstufenmathematik ab
(siehe beiliegendes Inhaltsverzeichnis der CD).
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Flexible Handhabung (Worksheets enthalten Standardvorgaben - z.B. sind
Funktionen vorgewählt - die vom Fachlehrer im Unterricht bei Schülernachfragen
oder ähnlichen Situationen leicht modifiziert werden können und
von Maple dann direkt verwendet werden).
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Zeitaufwendiges Zeichnen vieler Folien kann entfallen.
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Dynamik in graphischen Ausgaben: Dreidimensionale Darstellungen können
mit der Maus gedreht werden; mittels Animationen kann auf Knopfdruck ein
"Film" zur Erläuterung eines Sachverhalts abgespielt werden.
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Arbeitshilfe für die Vorbereitung.
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Erstellt von Kollegen für Kollegen (die Praxis des Unterrichts steht
im Vordergrund; die CD wurde von Kollegen getestet).
Die Autoren sind der Überzeugung, dass ein Arbeitsmittel, welches
den Zeitaufwand für die Vorbereitung erträglicher machen und
den Unterricht bereichern kann, jedem Kollegen aus dem Fachbereich Mathematik
zur Verfügung gestellt werden und nicht nur als "Schulexemplar" vorliegen
sollte.
Weitere Materialien:
Angebot im Wahlbereich: Grundkurs Computeralgebra
Neben dem Einsatz eines CAS im Mathematikunterricht besteht in
Baden-Württemberg noch die Möglichkeit, einen Grundkurs Computeralgebra
im Wahlbereich einzurichten. Hier bearbeiten die Schüler ausgewählte Themen
mithilfe eines CAS; die erzielten Ergebnisse können im Abitur angerechnet
werden.
Schulprojekte
Empfehlenswerte Links
Kostenloses CA-System Maxima
Herr Johann Weilharter, Direktor der Handelsakademie in Tamsweg, Österreich,
pflegt eine bemerkenswerte Seite zu dem kostenlosen CA-Programm Maxima, das es
für die Plattformen Linux und Windows gibt:
http://maxima.weilharter.info
Einführungen und Literaturhinweise
Voyager
Maple V Außergewöhnliche Seite zum Thema CAS mit Maple von
Alexander F. Walz mit einer schulnahen Einführung in Maple, Tips und
Hinweisen, Internetdokumentationen zu Maple, Verweisen auf andere Seiten
usw.
CAS in Baden-Württemberg
CAS-Server Baden-Württemberg
Auf dem CAS-Server können Materialien zum Unterricht mit CAS ausgetauscht
und diskutiert werden. Die in Kategorien unterteilte Datenbank enthält
bereits über 500 Maple-Worksheets und kann mit Schlüssel- und
Volltextsuche durchsucht werden.
CAS in Deutschland außerhalb Baden-Württembergs
GI (Gesellschaft für Informatik)
Einige
Beiträge von Dr. Eberhard Lehmann
Maple außerhalb Deutschland
Centre
Informatique Pédagogique Genf mit einer Kurzfassung von DERIVE-Texten
Universität von Kentucky:
Carl
Maple
am MIT
Mathematics Archives WWW Server
Center for Statistical and Mathematical Computing: Indiana
University
University of South
Carolina, Department of Mathematics: Hier finden Sie vollständig
ausgearbeitete Mathematik-Kurse.
Aktuelles
Auf dem CAS-Server können Materialien zum Unterricht mit CAS ausgetauscht
und diskutiert werden. Die in Kategorien unterteilte Datenbank enthält
bereits über 500 Maple-Worksheets und kann mit Schlüssel- und
Volltextsuche durchsucht werden.
Die Adresse des CAS-Servers lautet:
http://notes.ikg.rt.bw.schule.de
In Baden-Württemberg bietet die Firma Waterloo-Software in Zusammenarbeit
mit dem Ministerium für Kultus, Jugend und Sport allen Gymnasien die
Gelegenheit, zu günstigen Konditionen eine Lizenz
von Maple zu erwerben.
Im Schulpreis von ca. 1000 Euro sind neben der Einsatzberechtigung von Maple
auf sämtlichen Schulrechnern die Lizenzen für die Lehrkräfte
und alle Schüler
der Schulen bereits eingeschlossen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit fü die Schulen, zum gleichen Preis einen
Fünf-Jahres-Update-Vertrag abzuschließen, im Rahmen dessen in diesem
Zeitraum alle Updates kostenlos zugesandt werden.
Einladung zur Mitarbeit
Diese Seite befindet sich derzeit - wie die meisten Seiten des Internet
- im Aufbau. In Zukunft werden Sie hier gesammelt Informationen zum Thema
"Computeralgebra in Baden-Württemberg" abrufen können.
Dieses Projekt kann jedoch nur dann gut gelingen, wenn viele mit ihren
Erfahrungen beitragen! Deshalb sind auch Sie hier zur Mitarbeit
herzlich eingeladen! Wenn Sie selbst einen Beitrag hierzu leisten möchten
und können, so ist dieser sehr willkommen. Bitte senden Sie eine entsprechende
Mitteilung an den Betreuer dieser Seite!
Erwünscht sind natürlich Hinweise auf andere im Internet zum
Thema Computeralgebra verfügbare Seiten, aber auch Informationen über
vorhandene Materialien, realisierte Schulprojekte und vieles mehr. Die
Betreuer dieser Seiten sind darüber hinaus gerne bereit, mit Ihrem
Einverständnis entsprechendes Material zur Veröffentlichung aufzubereiten.
© Verantwortlich für diese Seite :
StD
Eberhard Endres ,
Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (Gymnasien) Heidelberg
Letzte Aktualisierung dieser Seite: 14.01.2012