Konzeption - Martins Homepage

Direkt zum Seiteninhalt

Hauptmenü:

Konzeption

Seminarkurs

Der Seminarkurs Modellbildung und Simulation richtet sich an Schüler der Sekundarstufe II und wurde bislang zweimal am Schickhardt-Gymnasium Herrenberg durchgeführt. Hauptziel des Kurses ist die Vermittlung der Konzepte Modell und Simulation anhand naturwissenschftlicher Fragestellungen.
Während die Modelle anhand von Grafiken und Formeln diskutiert werden, liegt der Schwerpunkt des Kurses in der Simulation durch Computerprogramme. Die Schüler sollen Szenarien entwerfen, in das Simulationsprogramm übertragen, die eigentliche Simulation starten und schließlich die Simulationsergebnisse auswerten und diskutieren. Am Anfang aber steht zum Appetitholen das spielerische Ausprobieren!

Das selbständiges Arbeiten der Schüler/innen nimmt in diesem Konzept einen wichtigen Platz ein und wird durch ansprechende Materialien gefördert.

Die Auswahl der Themen ist zeitlos: Sie reichen von der Planetenbewegung über die Evolution bis zur Funktion neuronaler Netze. Dabei können je nach Bedarf und Motivation der einzelnen Schüler/innen eine Vielzahl von Aspekten tiefer beleuchtet werden, wie zum Beispiel:

  • Historischer Hintergrund wie Personen, Theorien und Jahreszahlen

  • Philosophische Betrachtungen

  • Formale Beschreibung

  • Ablaufschema der Simulation


Wegen der allgemeinbildenden Bedeutung der Themenbereiche liegt ein Nebenziel des Kurses in der intensiveren Auseinandersetzung mit diesen.

Wichtig für alle Experimente ist die Einsicht, dass man das alles auch mit Bleistift und Papier hätte ausführen können, wenn auch mit ungleich höherem Aufwand. Daher ist die Bezeichnung Computermodell weniger bedeutsam als die Charakterisierung formales Modell.

Eine Einführung für die Schüler liest sich dann so:

Wir benutzen wissenschaftliche Modelle und ihre Simulation, um die Welt besser verstehen zu können. Natürlich gibt es auch noch andere Modelle – für andere Bereiche und Zwecke, die uns hier aber nicht interessieren. Für uns sind die Modelle stark vereinfachte Bilder der Natur, jedoch keine Abbilder sondern konstruierte Bilder!
Ein Modell kann aus mathematischen Formeln bestehen (wie in der Physik) oder aus Vorschriften für logische Operationen (Algorithmen) und irgendwelchen Informationsstrukturen. Das klingt jetzt sehr abstrakt – im Kurs werden wir sehen, dass es halb so schlimm ist. Die verwendeten Modelle sind nicht schwierig.

Um die „toten" Modelle zum Leben zu erwecken, muss man sie an die Arbeit stellen und konkrete Aufgaben bearbeiten lassen: „Was würde passieren, wenn ...". Dabei hilft uns der Computer enorm, denn „zu Fuß" wäre es sehr mühselig. Die Ergebnisse der Simulation kann man dann mit dem vergleichen, was man in der Natur beobachtet. Wenn da Übereinstimmung zu sehen ist, zeigt das, dass das Modell brauchbar ist, dass man etwas von der Natur „verstanden" hat.

Das Interessante ist nun, dass man auch Experimente anstellen kann, die man in der Natur nicht beobachtet. Bei den Planetenberechnungen kann man zum Beispiel einmal ausprobieren, was passieren würde, wenn die Erde plötzlich still stände. Solche und andere Experimente könnt und sollt ihr selber ausprobieren.

Die Programme habe ich extra für den Seminarkurs entwickelt; jeder kann sie daheim und in der Schule frei benutzen.

Für alle drei Themenbereiche habe ich PC-Programme entwickelt, die sich durch folgende Eigenschaften auszeichnen:

  • ausführbar unter Microsoft Windows

  • keine Installation, freie Kopierbarkeit. Jeder kann sie von dieser Website laden und ausführen.

  • grafische Orientierung: Alle wesentlichen Ergebnisse werden grafisch dargestellt

  • niedrige Einstiegsschwelle: Schon nach wenigen Mausclicks kann man erste Resultate erkennen

  • Überschaubare Komplexität: Die Anzahl realisierter Funktionen und Optionen ist begrenzt.


Ablauf
Die drei Themen passen in ein Schulhalbjahr mit 2 Wochenstunden. Über mehrere Wochen hinweg können die Schüler/innen eigene Experimente anstellen und auswerten. Als Leistungsnachweis dienen entweder schriftliche Ausarbeitungen oder Präsentationen.

 
Zurück zum Seiteninhalt | Zurück zum Hauptmenü