Paul Lockhart: Mathematik als Kunst, und das Elend des Mathematikunterrichts

Vorwort des Übersetzers:

Vor einigen Jahren fand ich im Internet Paul Lockharts „A Mathematician’s Lament“ (Klage eines Mathematikers). Diese Schrift bestätige manche meiner eigenen Gedanken über den Mathematikunterricht an den Schulen, wie ich ihn während der letzten Jahre hauptsächlich aus der Perspektive meiner Nachhilfeschüler kennenlernte. Nachdem ich jahrelang in meiner Umgebung mit meinen Ideen über das Mathematiklernen nur auf Unverständnis stiess, und insbesondere alle Leute, die es eigentlich wissen müssten (d.h. Lehrer und Schulplaner) das Gegenteil vertreten, da begann ich mich allmählich zu fragen, ob wirklich die ganze Welt verrückt ist, oder ob vielleicht ich selber der Verrückte bin. Seit meiner „Entdeckung“ von Lockhart habe ich aber noch weitere solche „Verrückte“ gefunden. Schlechte Nachrichten für den Rest der Welt…
Nun ist Paul Lockhart nicht irgendwer. Er ist ein Berufsmathematiker mit Unterrichtserfahrung sowohl an Universitäten wie auch an Volksschulen in den USA. Er weiss also, wovon er spricht.

Ich habe Lockhart schon bei verschiedenen Gelegenheiten zitiert und möchte jetzt einen längeren Auszug aus seinen Gedanken wiedergeben – mit einigen Kommentaren meinerseits. In manchen Einzelheiten bin ich mit ihm nicht einverstanden, da er offenbar aus einer anderen weltanschaulichen Ecke kommt als ich. Aber in den Grundzügen finde ich seine Schrift gut, wichtig, bereichernd und in gutem Sinne herausfordernd. Ausserdem sind die konstruktiven Ideen, die er neben seiner Schulkritik bringt, auch für die Situation des Homeschooling anwendbar. Das Original ist etwas lang für einen Blog-Artikel (25 A4-Seiten), weshalb ich mich auf die wichtigsten Auszüge beschränke; ein ganzes Kapitel (über Beweisführung und Formalismus in der Geometrie) habe ich weggelassen.


Kommentierte auszugsweise Übersetzung aus „A Mathematician’s Lament“, von Paul Lockhart:

Der Alptraum eines Musikers

Ein Musiker erwacht aus einem schrecklichen Alptraum. In seinem Traum befindet er sich in einer Gesellschaft, wo der Musikunterricht obligatorisch gemacht wurde. „Wir helfen unseren Schülern, konkurrenzfähiger zu werden in einer immer mehr mit Geräuschen erfüllten Welt.“ Erzieher, Schulsysteme und der Staat werden für dieses wichtige Projekt verantwortlich gemacht. Untersuchungen werden in Auftrag gegeben, Kommissionen werden gebildet, und Entscheidungen werden getroffen – alles ohne den Rat oder die Mitwirkung auch nur eines einzigen ausübenden Musikers oder Komponisten.

Da Musiker ihre Ideen in der Form von Musiknoten ausdrücken, müssen diese seltsamen Linien und Punkte als „die Sprache der Musik“ angesehen werden. Es ist notwendig, dass die Schüler diese Sprache beherrschen, wenn sie irgendeinen Grad musikalischer Fähigkeit erreichen sollen. Ja, es wäre einfach lächerlich, von einem Kind zu erwarten, dass es ein Lied singt oder ein Instrument spielt, ohne zuerst gründlich in Notenschrift und Musiktheorie geschult zu sein. Musik zu spielen und zu hören, und erst recht eigene Stücke zu komponieren, sind sehr fortgeschrittene Themen, die erst auf Gymnasial- und Hochschulstufe behandelt werden können.

Primar- und Sekundarschule hingegen haben die Aufgabe, die Schüler in diese Musiksprache einzuführen. „Im Musikunterricht nehmen wir unser Notenpapier und schreiben Noten von der Tafel ab oder transponieren sie in eine andere Tonart. Wir müssen die Notenschlüssel und Vorzeichen richtig schreiben und anwenden, und unser Lehrer kontrolliert streng, dass wir die Viertelnoten vollständig ausfüllen. Einmal hatten wir ein schwieriges Problem über chromatische Tonleitern, und ich hatte es richtig gelöst, aber mein Lehrer gab mir eine schlechte Note, weil die Notenhälse auf die falsche Seite zeigten.“

(…)
In den höheren Schuljahren nimmt der Druck erst recht zu. Um ans Gymnasium zu kommen, müssen die Schüler Rhythmus- und Harmonielehre und den Kontrapunkt beherrschen. „Es ist eine Menge Lernstoff; aber wenn sie dann am Gymnasium endlich richtige Musik zu hören bekommen, dann werden sie diese Arbeit der früheren Schuljahre wertschätzen.“ – Natürlich werden sich nur wenige Schüler auf Musik spezialisieren, sodass nur wenige überhaupt die Töne zu hören bekommen werden, die durch die schwarzen Notenköpfe dargestellt werden. „Um die Wahrheit zu sagen: die meisten Schüler sind nicht besonders gut in Musik. Die Schulstunden langweilen sie, und ihre Hausaufgaben sind kaum lesbar. Es scheint sie gar nicht zu interessieren, wie wichtig die Musik in der heutigen Welt ist.“ (…)

Der Musiker wacht schweissgebadet auf und wird sich dankbar bewusst, dass es nur ein verrückter Traum war. „Natürlich!“ ruft er aus. „Keine Gesellschaft würde je eine so schöne und sinnreiche Kunst auf so etwas Geistloses und Triviales reduzieren. Keine Kultur kann so grausam zu ihren Kindern sein, dass sie ihnen auf solche Weise ein natürliches, befriedigendes Mittel menschlichen Ausdrucks vorenthielte. Wie absurd!“

(…)

Aber leider ist unser gegenwärtiger Mathematikunterricht genau ein solcher Alptraum. Wenn ich eine Strategie entwickeln müsste, um die natürliche Neugier eines Kindes und seine Liebe zum Erfinden von Mustern zu zerstören, dann könnte ich keine bessere Lösung dafür finden als die gegenwärtige Schule. Ich könnte gar nicht auf derartige sinnlose und seelenzerstörerische Ideen kommen, wie sie den gegenwärtigen Mathematikunterricht prägen.
Jedermann weiss, dass etwas falsch läuft. Die Politiker sagen: „Wir brauchen höhere Anforderungen.“ Die Schulen sagen: „Wir brauchen mehr Geld und Ausrüstung.“ Die Pädagogikexperten sagen das eine, und die Lehrer das andere. Aber sie haben alle unrecht. Die einzigen, die verstehen, was vorgeht, sind jene, die meistens beschuldigt und nie um ihre Meinung gefragt werden: die Schüler. Sie sagen: „Die Mathematikstunden sind dumm und langweilig“, und sie haben recht.


Mathematik und Kultur

Zuallererst müssen wir verstehen, dass Mathematik eine Kunst ist. Der Unterschied zwischen der Mathematik und anderen Künsten wie Musik oder Malerei besteht lediglich darin, dass unsere Kultur sie nicht als Kunst erkennt. Jedermann versteht, dass Dichter, Maler und Musiker Kunstwerke schaffen. Unsere Gesellschaft ist sogar recht grosszügig im Bereich der Kreativität: Architekten, Köche und sogar Fernsehdirektoren werden als Künstler bezeichnet. Warum also nicht auch die Mathematiker?

Ein Teil des Problems besteht darin, dass niemand weiss, was Mathematiker eigentlich tun. Nach der allgemeinen Auffassung scheinen sie irgendwie mit der Wissenschaft verbunden zu sein – vielleicht helfen sie den Wissenschaftern mit ihren Formeln, oder füttern Computer zu irgendeinem Zweck mit grossen Zahlen. Die meisten Menschen ordnen Mathematiker den „rationalen Denkern“ zu, im Gegensatz zu den „poetischen Träumern“.

In Wirklichkeit aber gibt es nichts Träumerischeres, Poetischeres, Radikaleres, Subversiveres und Psychedelischeres als die Mathematik. Sie ist ebenso überwältigend wie die Kosmologie und die Physik (die Mathematiker erfanden Schwarze Löcher lange bevor die Astronomen tatsächlich welche entdeckten), und erlaubt mehr Ausdrucksfreiheit als die Dichtung oder die Musik (welche stark von den Eigenschaften des physikalischen Universums abhängen). Mathematik ist die reinste aller Künste, und zugleich die am meisten missverstandene.

Ich möchte also zu erklären versuchen, was Mathematik ist, und was Mathematiker tun. Eine ausgezeichnete Beschreibung stammt von G.H.Hardy:

„Ein Mathematiker ist wie ein Maler oder ein Dichter ein Schöpfer von Mustern. Wenn seine Muster dauerhafter sind als Dichtung oder Musik, dann liegt das daran, dass sie aus Ideen bestehen.“

Mathematiker schaffen also Muster aus Ideen. Was für Ideen? Ideen über Nashörner? Nein, die überlassen wir den Biologen. Ideen über Sprache und Kultur? Nein, normalerweise nicht. Diese Dinge sind viel zu kompliziert für den Geschmack der meisten Mathematiker. Wenn es ein allgemeines ästhetisches Prinzip in der Mathematik gibt, dann dieses: Einfach ist schön. Die Mathematiker denken gerne über die einfachst möglichen Dinge nach, und die einfachst möglichen Dinge sind imaginär.

Anmerkung meinerseits: Diese Aussagen über Mathematik als Kunst und als entdeckerisch-kreativer Prozess mögen Lesern, deren Freude an der Mathematik durch langweilige Schulstunden verdorben wurde, als weit hergeholt erscheinen. Aber eben: das Problem liegt nicht bei der Mathematik, es liegt bei der Schule. Ich möchte dem Leser sehr ans Herz legen, das untenstehende Beispiel Lockharts mitzudenken und nachzuvollziehen, um zu verstehen, worum es beim „mathematischen Prozess“ eigentlich geht.
– Ich würde hier noch einen Schritt weitergehen und sagen: Mathematik, richtig verstanden, ist eine Form der Anbetung, die darin besteht, „Gottes Gedanken Ihm nachzudenken“ (wie Johannes Kepler sagte). So empfanden es grosse Wissenschafter der Vergangenheit wie Newton, Kepler oder Maxwell, angesichts der mathematischen Gesetze, die das Universum regieren. Sie sahen in der Mathematik einen Widerhall der „Dekrete Gottes“, welche die Welt aufrechterhalten.

Wenn ich z.B. Lust habe, über Formen nachzudenken – was oft vorkommt – , dann könnte ich mir ein Dreieck in einer rechteckigen Schachtel vorstellen:

Lockhart1

Ich frage mich, wieviel von dieser Schachtel das Dreieck ausfüllt? Vielleicht zwei Drittel?
Es ist hier wichtig zu verstehen, dass ich nicht über diese Zeichnung von einem Dreieck in einer Schachtel spreche. Ich spreche auch nicht von einem Metalldreieck als Teil einer Brückenverstrebung. Ich habe keinen praktischen Vorsatz; ich spiele einfach. Das ist Mathematik: Neugierig sein, spielen, mich mit meinen Vorstellungen unterhalten.
Die Frage, wieviel von der Schachtel das Dreieck ausfüllt, hat zunächst nicht einmal einen Sinn, wenn man sie auf tatsächliche physikalische Gegenstände bezieht. Sogar ein mit höchster Präzision hergestelltes wirkliches Dreieck ist eine hoffnungslos komplizierte Sammlung von umherschwingenden Atomen, die ständig ihre Form ändert. Ausser natürlich, wenn wir über irgendwie angenäherte Masse sprechen wollen. Aber da bekommen wir es mit aller Art von Einzelheiten der wirklichen Welt zu tun. Das überlassen wir den Wissenschaftern. Die mathematische Frage handelt von einem imaginären Dreieck in einer imaginären Schachtel. Seine Seiten sind vollkommen, weil ich sie so haben möchte. Das ist ein wichtiges Thema in der Mathematik: Die Dinge sind so, wie Sie sie haben möchten. Sie haben endlose Wahlmöglichkeiten; die Wirklichkeit kommt Ihnen nicht in die Quere.

Wenn Sie andererseits einmal eine Wahl getroffen haben (z.B. ob Ihr Dreieck symmetrisch sein soll oder nicht), dann tun Ihre Geschöpfe, was sie von sich aus tun, ob es Ihnen gefällt oder nicht. Das ist das Erstaunliche an den imaginären Mustern: sie geben Ihnen Antwort! Das Dreieck füllt einen bestimmten Anteil der Schachtel aus, und ich kann nicht darüber bestimmen, wie gross dieser Anteil ist. Es ist eine ganz bestimmte Zahl, und ich muss herausfinden, wie gross sie ist.

Wir fangen also an zu spielen und uns vorzustellen, was wir wollen, und bilden Muster und stellen Fragen darüber. Aber wie beantworten wir die Fragen? Das ist nicht wie in der Wissenschaft. Ich kann kein Experiment mit Reagenzgläsern und Maschinen machen, das mir die Wahrheit über ein Gebilde meiner Vorstellung sagt. Fragen über unsere Vorstellungen können nur mit Hilfe unserer Vorstellungen beantwortet werden, und das ist harte Arbeit.

In dem Beispiel mit dem Dreieck sehe ich etwas Einfaches und Schönes:

  Lockhart2

Wenn ich das Rechteck auf diese Weise in zwei Rechtecke zerschneide, dann sehe ich, dass jeder Teil seinerseits von einer Dreiecksseite diagonal in zwei Hälften zerschnitten wird. Innerhalb des Dreiecks ist also genauso viel Platz vorhanden wie ausserhalb. Das bedeutet, dass das Dreieck genau die Hälfte der Schachtel ausfüllt!

So sieht und fühlt sich ein Stück Mathematik an. Die Kunst des Mathematikers besteht darin, einfache und elegante Fragen zu stellen über unsere imaginären Geschöpfe, und befriedigende und schöne Erklärungen zu finden. Dieser Bereich der reinen Ideen ist faszinierend, macht Spass und kostet nichts!

Woher kam nun diese meine Idee? Wie kam ich darauf, diese zusätzliche Linie zu zeichnen? Wie weiss ein Maler, wo er seinen Pinsel ansetzen soll? Inspiration, Erfahrung, Versuch und Irrtum, oder einfach Glück. Das ist die ganze Kunst; eine Kunst, die Dinge in andere umwandelt. Das Verhältnis zwischen dem Rechteck und dem Dreieck war ein Geheimnis, und dann machte eine einzige kleine Linie es offenbar. Zuerst konnte ich es nicht sehen, und dann sah ich es plötzlich. Irgendwie konnte ich aus dem Nichts eine tiefgründige, einfache Schönheit schaffen, und ich selber wurde in dem Prozess verändert. Ist es nicht das, worum es bei aller Kunst geht?

Deshalb ist es so herzzerreissend zu sehen, was der Mathematik in der Schule angetan wird. Dieses reichhaltige und faszinierende Abenteuer der Vorstellungskraft wird reduziert auf eine sterile Sammlung von „Daten“, die auswendiggelernt werden müssen, und Prozeduren, die angewandt werden müssen. Anstelle einer einfachen und natürlichen Frage über Formen, und eines kreativen und lohnenden Prozesses von Erfindung und Entdeckung, wird den Schülern Folgendes vorgesetzt:

Lockhart3
Flächenformel des Dreiecks: F = 1/2 b h

„Die Fläche eines Dreiecks ist gleich des halben Produktes aus dessen Grundlinie und dessen Höhe.“ Die Schüler müssen diese Formel auswendiglernen und sie dann in unzähligen Übungen „anwenden“. Damit ist jede Spannung und jede Freude weg, und sogar die Anstrengung und Frustration des kreativen Prozesses. Es gibt hier nicht einmal mehr ein Problem. Die Frage wurde im selben Atemzug gestellt und beantwortet – dem Schüler bleibt nichts mehr zu tun übrig.

Lassen Sie mich klarstellen, wogegen ich mich ausspreche. Ich bin nicht gegen Formeln, noch gegen das Lernen interessanter Tatsachen. Das alles ist in seinem Zusammenhang gut, und hat seinen Platz, so wie das Wörterlernen in einer Fremdsprache seinen Platz hat: Es hilft einem, reichere und detailliertere Kunstwerke zu schaffen. Aber das Entscheidende hier ist nicht die Tatsache, dass das Dreieck die Hälfte der Schachtel ausfüllt. Das Entscheidende ist die schöne Idee, es mit dieser Linie zu unterteilen. Das kann andere schöne Ideen inspirieren und zu kreativen Durchbrüchen in anderen Problemen führen. Eine reine Darstellung der Tatsache kann das nicht.

Wenn wir den kreativen Prozess weglassen und nur dessen Ergebnis übriglassen, dann wird niemand innerlich daran beteiligt sein. Es ist wie wenn man mir sagt, Michelangelo hätte eine schöne Skulptur geschaffen, mich aber die Skulptur selber nicht sehen lässt. Wie soll ich davon inspiriert werden? (In Wirklichkeit ist es sogar noch schlimmer. Wenn man von Michelangelo spricht, dann verstehe ich zumindest, dass es die Kunst der Skulptur gibt, und dass man es mir nicht erlaubt, sie zu bewundern.)

Wenn man sich nur auf das Was konzentriert und das Warum ausser acht lässt, dann wird die Mathematik auf eine leere Hülle reduziert. Die Kunst liegt nicht in der „Wahrheit“, sondern in deren Erklärung, in der Argumentation. (…) Mathematik ist die Kunst des Erklärens. Wenn wir den Schülern die Gelegenheit vorenthalten, an dieser Kunst mitzuwirken – ihre eigenen Probleme zu stellen, ihre eigenen Vermutungen anzustellen und Entdeckungen zu machen, sich dabei zu irren, kreativ frustriert zu sein, eine Inspiration zu haben, und ihre eigenen Erklärungen und Beweise zusammenzuschustern – dann berauben wir sie der Mathematik selber.

Ich beklage mich also nicht über das Vorkommen von Tatsachen und Formeln im Mathematikunterricht. Ich beklage mich über die Abwesenheit der Mathematik in unserem Mathematikunterricht.

(…)

Wenn Ihr Mathematiklehrer Ihnen die Vorstellung vermittelt (ausdrücklich oder durch sein Beispiel), in der Mathematik ginge es um das Auswendiglernen von Formeln und Definitionen und Algorithmen, wer wird diese Vorstellung berichtigen?
Dieses kulturelle Problem ist ein Monster, das sich selber fortpflanzt: die Schüler lernen von ihren Lehrern, was Mathematik sei, und diese haben es wiederum von ihren Lehrern gelernt, sodass dieser Mangel an Verständnis und Wertschätzung der Mathematik sich von Generation zu Generation wiederholt. Noch schlimmer: Diese Weiterverbreitung von „Pseudo-Mathematik“, diese Betonung auf der richtigen, aber sinnlosen Manipulation von Symbolen, schafft ihre eigene Kultur und ihre eigenen Wertvorstellungen. Jene, die sie beherrschen, bilden sich auf ihren Erfolg etwas ein. Das Letzte, was sie hören wollen, ist, dass es bei der Mathematik um reine Kreativität und ästhetisches Gefühl gehe. Manch ein Universitätsstudent hat mit Betrübnis entdeckt, nachdem man ihm zehn Jahre lang gesagt hatte, er sei „gut in Mathematik“, dass er in Wirklichkeit keinerlei mathematisches Talent hatte und lediglich gut darin war, den Anweisungen anderer zu folgen. In der Mathematik geht es aber nicht darum, den Richtungsweisungen anderer zu folgen; es geht darum, neue Richtungen einzuschlagen.

(…)

Anmerkung meinerseits: Lockhart spricht hier ein wichtiges Problem an, das ich aus einer etwas anderen Perspektive auch schon angesprochen habe in „Mathematikunterricht – eine Frage der Bürokratie oder der Prinzipien?“: Der Schulunterricht zielt darauf ab, die Schüler in mechanischen Fertigkeiten zu trainieren, die genausogut von einem Taschenrechner ausgeführt werden könnten; aber wirkliche mathematische Prinzipien werden ihnen kaum vermittelt. Der Schüler erhält dadurch den Eindruck, es gehe bei der Mathematik darum, stur den (meistens uneinsichtigen) Anordnungen eines Lehrers zu folgen. Er wird nur das „Wie“ gelehrt, aber nicht das „Warum“. Die Einsicht wird ihm vorenthalten, dass mathematische Gesetze ein „Allgemeingut“ sind, das er auch von sich aus entdecken kann.
– Ob diese Beobachtungen auf die Schulsysteme aller Länder zutreffen, kann ich nicht beurteilen. Auf Perú, wo ich zur Zeit lebe, treffen sie mit Sicherheit zu. In der Schweiz, wo ich meine Schulzeit verbrachte, erlebte ich seinerzeit am Gymnasium noch einen Unterricht, der grossen Wert legte auf die „Kunst des Erklärens“, die Herleitung und Begründung der mathematischen Formeln und Tatsachen; und ab und zu gab es auch Aufgaben zum eigenen Forschen (wenn auch mit sehr eng umrissenen Themen und Fragestellungen). Aber eben erst am Gymnasium; und in der Schweiz kommt die Mehrheit der Schüler nicht dazu, ein Gymnasium zu besuchen – in der Regel nur jene, die zum vornherein vorhaben, nachher ein Universitätsstudium aufzunehmen. Auf den unteren Schuljahren wurden die mathematischen „Techniken“ zwar mit verschiedenen Materialien veranschaulicht; aber es ging eben doch vorwiegend um die „richtige, aber sinnlose Manipulation von Symbolen“. Während die Einsicht nicht vermittelt wurde, dass Mathematik auf (im Grunde wenigen und einfachen) Prinzipien und Gesetzen beruht, die man auch selber entdecken kann und mit denen man „spielen“ kann. – Die nächste Folge wird das Thema „Mathematik an der Schule“ vertiefen.

Fortsetzung folgt

Advertisements

Schlagwörter: , , , ,


%d Bloggern gefällt das: