Mathematisches Modellieren an der JGS

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DSC 0527Etwa 50 Schülerinnen und Schüler aus unseren Mathematik-Leistungskursen haben sich zum Ende des Schulhalbjahres drei Tage lang damit beschäftigt, reale Problemstellungen mathematisch zu untersuchen. Unter der Anleitung von Mathematik-Studierenden aus der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Dr. Borromeo-Ferri  (Universität Kassel) wurde den Schülerinnen und Schülern in Kleingruppen zwei Tage Gelegenheit geben, Ihre mathematischen Fähigkeiten an komplexen Problemstellungen zum Einsatz zu bringen.

Zur Auswahl standen drei verschiedene Themenvorschläge:

  1. Die Anzahl der Sendemasten für ein flächendeckendes LTE-Netz in Deutschland
  2. Untersuchung des aktuellen Steuer- und Abgabensystems in Deutschland
  3. Optimierung der Wirkungsweise eines Klärwerkes durch die Verwendung unterschiedlicher Klärkammern.

Neben den mathematischen Berechnungen standen vor allem Recherchetätigkeiten im Mittelpunkt. Für alle drei Aufgabenstellungen war es wichtig, zunächst einmal genügend Informationen über die reale Situation einzuholen, z. B. die Reichweite von LTE-Sendemasten in Verknüpfung mit den unterschiedlichen geografischen Gegebenheiten. Die Ergebnisse der Berechnungen wiederum mussten mit der realen Situation abgeglichen werden und dann unter Umständen wieder Korrekturen an den Berechnungen vorgenommen werden.

DSC 0531Am dritten Tag wurden die Ergebnisse der mathematischen Modellierung vor der gesamten Gruppe präsentiert und diskutiert. Herr Emde von der JGS und Frau Dr. Borromeo-Ferri eröffneten die Veranstaltung jeweils mit einem kurzen Statement. Danach wurde zu jeder der drei Aufgabenstellungen eine ausführliche Lösung präsentiert. Neben elementaren mathematischen Methoden kamen hierbei auch anspruchsvolle Inhalte der gymnasialen Oberstufe zum Einsatz, z. B. die Modellierung einer Optimierungsfunktion für die Kläranlage mittels der e-Funktion.

Im Gegensatz zum klassischen Mathematikunterricht hat sich gezeigt, dass das Einholen von Informationen, das möglichst präzise Abschätzen der einfließenden Größen und die Beurteilung der Ergebnisse bei der Modellierung realer Situation von entscheidender Bedeutung für die Güte der Ergebnisse sind.

Alle Arbeitsgruppen standen abschließend für die Erläuterung und Diskussion Ihrer Lösungsansätze zur Verfügung.

Text: Emde/Meyfarth, Fotos: privat