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Mathematische Modellierung mit Abiturienten

Eine andere Seite von Mathematik lernten die Schülerinnen und Schüler der Mathematik-Leistungskurse vom 8. bis zum 10. Februar in der Jugendherberge Heidelberg kennen. 41 angehende Abiturientinnen und Abiturienten hatten gemeinsam mit ihren LK-Lehrern Gregor Stengel und Tobias Grehl die Reise in die Universitätsstadt angetreten, um dort gemeinsam an komplexen Problemen zu tüfteln.

„Mathematische Modellierung“ bedeutet die Auseinandersetzung mit komplexen und realen Fragestellungen, die mit Hilfe mathematischer Methoden bearbeitet werden sollen. Ein mathematischer Modellierungszyklus durchläuft dabei die Etappen „reales Problem – mathematisches Modell – mathematische Lösung – reale Lösung“ und wird ggf. mehrfach wiederholt.

Nach der Anreise und einer theoretischen Einführung wurden 10 Gruppen zu je 4 bis 5 Schülerinnen und Schüler gebildet, die sich mit entsprechenden Problemstellungen auseinandersetzten. Je zwei Gruppen bearbeiteten das gleiche Thema. Im Einzelnen setzten sich die Gruppen mit folgenden Fragestellungen bzw. Problemfeldern auseinander:

  • Was ist die beste Strategie eines Fußball-Torwarts beim Elfmeter?
  • Wie kann das HAG im Brandfall am besten evakuiert werden?
  • Wohin zielt ein Hobby-Dartspieler am besten?
  • Wie plant man Haltestellen für Buslinien bei sich ergebenden Straßensperungen am besten um?
  • Wie und wo rentiert sich eine Photovoltaik-Anlage?

In engagierter Arbeit wurde zwei Tage lang an den einzelnen Problem gearbeitet. Neben dem Einholen von Informationen, dem Treffen von Annahmen, der Reduzierung von Komplexität wurden auch zahlreiche praktische Versuche für die Modellbildung durchgeführt. So testete eine Gruppe beispielsweise, wie viele Personen bei Hektik durch Bestandteile eines Fluchtwegs (Türen, Treppen) in welchen Zeiteinheiten passen.

Am Ende standen dann 10 durchweg ansprechende und in ihrer Art und Weise vielfältige Präsentationen, die die Teilnehmerinnen und Teilnehmer den Zuschauern zeigten. Dabei wurde deutlich, dass es fast nie die eine perfekte Lösung gibt – ein aus dem Mathematikunterricht ja allzu vertrautes Bild – sondern dass verschiedene Ansätze und Resultate oftmals gleichberechtigt nebeneinander stehen können und Stück für Stück in weiteren Durchläufen verfeinert werden können. Mit diesem durchaus neuen Eindruck von Mathematik endete damit die Zeit im Mathe-Leistungskurs für die Aiturientinnen und Abiturienten des Jahrgangs 2017.

Autor: Tobias Grehl