Analysen zum Begriff Prisma
1. Bedeutungen des Wortes in der Mathematik und im Mathematikunterricht
Das Wort Prisma stammt aus dem Griechischen und bedeutete das Zersägte, Zerschnittene.
Ein Körper heißt n-seitiges Prisma, wenn er begrenzt wird von zwei zueinander kongruenten und parallelen n-Eckflächen, der Grund- und Deckfläche, sowie n Parallelogrammflächen, den Seitenflächen. Ein Prisma heißt gerade, wenn die Seitenkanten senkrecht zur Grundfläche sind, ansonsten heißt es schief.
Neben der Definition eines Prismas über die Art der Begrenzungsflächen gibt es auch eine genetische Definition.
Ein Prisma ist ein Körper, der sich ergibt, wenn eine prismatische Fläche durch zwei zueinander parallele Ebenen so geschnitten wird, dass die Schnittfiguren geschlossene Kurven sind. Eine prismatische Fläche entsteht, wenn eine Gerade im Raum ohne ihre Richtung zu verändern an den Seiten eines n-Ecks entlang gleitet.
Im Mathematikunterricht wird in der Regel zunächst nur der Begriff des geraden Prismas über die Art der Begrenzungsflächen erklärt, wobei man den Zusatz „gerade“ meist weglässt. Der Begriff des schiefen Prismas wird dann höchstens genetisch durch Verschiebung der Deckfläche eines geraden Prismas eingeführt.
In einigen Schulbüchern werden stehende und liegende Prismen unterschieden, je nachdem ob das Prisma auf der Grundfläche steht oder auf einer Seitenfläche liegt. Anstelle des Wortes Prisma wird manchmal auch das Wort Säule verwendet und in einigen Schulbüchern werden Zylinder ebenfalls als Prismen bezeichnet.
2. Weitere Bedeutungen, die Gemeinsamkeiten mit dem mathematischen Begriff haben
In der Optik wird ein dreiseitiges Prisma aus Glas, das zur Reflexion oder Brechung des Lichtes dient, als Prisma bezeichnet. Prismen werden auch in bestimmten Ferngläsern verwendet.
3. Probleme und Anwendungen
Ein Körper, bei dem zwei Begrenzungsflächen kongruente und parallele Rechtecke und die übrigen Parallelogramme sind, kann sowohl als gerades als auch als schiefes Prisma bezeichnet werden. Die Bezeichnungen gerade und schief sind also nicht immer sinnvoll.
Schüler haben im Mathematikunterricht oft Probleme bei der Identifizierung von Prismen, insbesondere wenn diese auf einer Seitenfläche liegen. Die Unterscheidung in liegende und stehende Prismen kann dabei eine Denkhilfe sein.
Das Wort Prisma wird außerhalb des Mathematikunterrichts zur Beschreibung der Form eines Körpers nicht verwendet. Selbst Studenten eines Lehramtes für das Fach Mathematik kennen das Wort meistens kaum. Bei dem physikalischen Begriff des Prismas geht es zudem weniger um die Form als mehr um die physikalischen Eigenschaften des Objektes.
Im Alltag treten sehr viele Objekte auf, die die Form eines Prismas haben. Dabei handelt ist sich oft um liegende gerade Prismen (Hausdächer, Böschungen, Stahlträger). Schiefe Prismen kommen äußerst selten vor. Von großer Bedeutung ist im Alltag das Können im Berechnen von Rauminhalten gerader Prismen. Dazu muss erkannt werden, welche Begrenzungsfläche als Grundfläche und welche Kante als Höhe gewählt werden kann. Die Berechnung des Flächeninhalts von Seitenflächen führt zur Inhaltsberechnung von Rechtecken, die sicher zu beherrschen ist. Die Inhaltsberechnung von Grund- und Deckfläche gehört nur für Rechtecke und Dreiecke zum sicheren Können.