Zur Ausbildung des Funktionsbegriffs bei Schülern bis zu seiner expliziten Verwendung
Die Entwicklung der Vorstellungen und Kenntnisse der Schüler zum Funktionsbegriffs beginnt in der Grundschule mit der Behandlung von Zuordnungen von gleichmächtigen endlichen Mengen und Zahlen, von Vorgänger und Nachfolger einer Zahl, Vielfachen und Teilern, Berechnungen von Termen in Tabellenform u. a. Zuordnungen.
In der Orientierungsstufe können folgende Beiträge zur Ausbildung von Vorstellungen und Betrachtungsweisen geleistet werden, die zum semantischen Netz des Funktionsbegriffs gehören:
- In der Bruchrechnung können dynamische Betrachtungen zu Brüchen erfolgen, indem z. B. untersucht wird, wie sich der Wert eines Bruches ändert, wenn der Nenner vergrößert oder verkleinert wird (entspricht Betrachtungen zu Eigenschaften der Funktion a/x).
- Mit den Umfangs-, Flächen- und Volumenformeln zu Quadrat, Rechteck, Würfel und Quader lernen die Schüler erstmals Gleichungen kennen, mit denen die Abhängigkeit einer Größe von anderen beschrieben wird. Mit Ausnahme der Umfangsformel für das Quadrat handelt es sich sogar um Funktionen mit mehreren Veränderlichen. Bei dynamischen Betrachtungen zu diesen funktionalen Zusammenhängen erleben die Schüler, dass man immer nur eine der Größen auf der rechten Seite der Gleichung verändern kann und alle anderen konstant lassen muss.
- Bei der Behandlung der geometrischen Abbildungen erleben die Schüler, dass in der Mathematik oft Zuordnungen zwischen Objekten betrachtet werden, bei denen man zwischen Original und Bild unterscheidet.
In der Klasse 7 werden bei der Behandlung der direkten und umgekehrten Proportionalität bereits viele wesentlichen Merkmale von Funktionen und funktionalen Zusammenhängen angesprochen. Ein wichtiges Ziel des Stoffgebietes ist die Anbahnung reichhaltiger Vorstellungen und Kenntnisse zum Funktionsbegriff, die in den folgen Schuljahren aufgegriffen, gefestigt und vertieft werden. Dazu sind insbesondere Beziehungen zur Betrachtung von Zusammenhängen und Abhängigkeiten herzustellen. Die allgemeine mengentheoretische Betrachtungsweise und die Untersuchung von Zuordnungen außermathematischer Objekte, zwischen denen kein kausaler Zusammenhang besteht (z. B. Häuser – Hausnummern), sollte nur am Rande behandelt werden.
Die Proportionalität sollte der Ausgangspunkt der weiteren Entwicklung des Funktionsbegriffes mit seiner expliziten Einführung in der Klasse 8 sein.