Hannah-Arendt-Gymnasium Haßloch

Für den Notfall benötigt ein öffentliches Gebäude einen ausgeklügelten Evakuierungsplan. Ziel eines solchen Planes ist es, dass alle Personen das Gebäude möglichst schnell verlassen. Doch um den optimalen Fluchtplan von jedem Punkt des Gebäudes aus zu ermitteln, muss jede Menge berechnet werden. Welche Informationen und Messungen genau notwendig sind, erforschten die Jugendlichen zwei volle Tage lang: In nur 95 Sekunden sollten die 1200 Personen das Gebäude verlassen haben.

Baupläne und Grundrisse dienten den Jugendlichen als Ausgangspunkt, um diese schnellste Variante zu ermitteln. Um darüber hinaus eine verlässliche Datengrundlage zu erhalten, mussten die jungen Mathe.Forscher aber noch weitere Erhebungen und Messungen durchführen: Wie lange benötigt eine Klasse, um einen Raum vollständig zu räumen? Wie viele Menschen können in 10 Sekunden eine Fluchttür passieren? Wie lange benötigt eine Menschenmasse, um eine enge Treppe zu überwinden?

Das waren die Fragen, die sich die Jugendlichen in ihren Modellierungstagen stellten. Daneben kalkulierten sie auch mit unterschiedlichem Fluchtverhalten. Nicht immer verlassen Menschen ein Gebäude in geordneten Zweierreihen und der Evakuierungsplan muss auch im Falle einer Massenpanik greifen.

Alltagsfragen unter der Mathe.Forscher-Lupe

Für die Auseinandersetzung mit solchen Fragen verbrachten 43 Schülerinnen und Schüler gemeinsam mit ihren Lehrern Gudrun Klostermann und Martin Deckert zwei Tage in der Jugendherberge Heidelberg, wo sie sich voll und ganz auf ihre Fragestellungen konzentrierten.

Neben dem Katastrophenfall wurden auch neun weitere Alltagsfragen unter die Mathe.Forscher-Lupe genommen. Zum Beispiel: Welche Anzahl von Kontrolleuren sind für ein Beförderungsunternehmen optimal, um einerseits das Schwarzfahren sinnvoll einzudämmen, aber andererseits nicht zu viele Angestellte unterhalten zu müssen?

Oder wie präzise kann die Gewichtszunahme eines Menschen vorausberechnet werden, wenn er über einen längeren Zeitraum hinweg eine bestimmte Kalorienmenge aufnimmt? Und wie muss ein Werbeplakat gestaltet sein, damit es zum wahren Eyecatcher wird?

Faszinierende Erkenntnisse

Die Vielfalt der Themen erbrachte auch für die Haßlocher Jugendlichen den Beweis: Ohne Mathematik läuft in unserer Welt (fast) gar nichts. Diese Erkenntnis fasziniert und motiviert zu Höchstleistungen:Die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten waren kaum zu bremsen und forschten mit Liebe zum Detail. Nach der Übersetzung der Problemstellung in ein mathematisches Modell – die Modellierung – galt es, die verschiedenen Szenarien durchzuspielen und sich der Lösung mit Integralrechnung, Wahrscheinlichkeitsrechnung, Matrizenrechnung anzunähern.

Die Lehrkräfte wurden in diesen beiden Tagen zu Beratern und Begleitern, die vom Einsatz ihrer Schülerinnen und Schüler begeistert waren, wie Martin Deckert resümiert: „Unsere Schüler haben die Mathematik als alltagsrelevante Schlüsseltechnologie erlebt und konnten ihr Mathematikwissen auf Anwendbarkeit prüfen. Besonders überrascht waren sie dabei von der Erkenntnis, dass die Mathematik keine fertige Wissenschaft ist!“

Bilder zu den Modellierungstagen in Heidelberg: