Modellierungswoche

Modellierungswochen seit Fast zwanzig Jahren

Seit 1993 richtet das Zentrum für Mathematik in Kooperation mit Universitäten und Fachhochschulen Mathematische Modellierungswochen aus. In einer Modellierungswoche treffen sich 40 für Mathematik besonders begabte Schüler, die sich zuvor beim Tag der Mathematik qualifizierten. Zur Teilnahme lädt das Zentrum für Mathematik außerdem 16 Mathematiklehrer und Lehramtsstudenten ein. Je fünf Schüler und zwei Lehrer bilden eine Gruppe. Jede der acht Gruppen erhält ein praktisches Problem, das bis zum Ende der Woche zu lösen ist. Sie werden dabei von einem wissenschaftlichen Betreuer begleitet.

Lehrer und Lehramtsstudenten erhalten zudem ein Rahmenprogramm, indem sei darauf vorbereitet werden, Modellierungsprojekte im eigenen Unterricht einzusetzen. Die ersten Modellierungswochen veranstalteten wir in Kooperation mit der Universität Kaiserslautern in der Pfalzakademie Lambrecht. Der große Erfolg dieser Veranstaltung führte dazu, dass zeitweise zusammen mit der Technischen Universität Darmstadt, der Universität Giessen, der Fachhochschule Giessen-Friedberg und der Fachhochschule Heilbronn sogar noch zwei weitere Modellierungswochen durchgeführt wurden. Derzeit richtet das Zentrum für Mathematik in Kooperation mit der Technischen Universität Darmstadt jährlich eine Modellierungswoche in den Herbstferien aus.

Beispiele von Problemen aus verschiedenen Modellierungswochen

Es handelt sich bei den Problemen der Modellierungswoche nicht um eine Übungsaufgabe aus der Schulmathematik im bekannten Sinn. Im Mittelpunkt stehen das zu lösende Problem und keine einzuübende Vorgehensweise für einen gegebenen Aufgabentyp. Mit ihren Ergebnissen demonstrieren die Schüler am Ende der Woche, welch kraftvolles und vielseitiges Werkzeug die Mathematik für die Lösung realer Aufgaben darstellt. Die mit der Unterstützung von Mathematikern der kooperierenden Universitäten und Fachhochschulen gestellten Probleme resultieren zum großen Teil aus der Zusammenarbeit mit Partnern in Industrie, Wirtschaft und Verwaltungen, sie sind also real. In den vergangenen Jahren wurden z. B. folgende Probleme behandelt:

• Weltrekorde in der LeichtathletikValue-at-Risk: ein Konzept zur Messung der Risiken von Geldanlagen
• Optimaler Einsatz von Strahlenquellen in der Tumorbehandlung
• Automatische Rekonstruktion von Tonscherben
• Klassifikation von Schuhsohlen Verbesserung des Vertriebssystems der BASF
• Verkehrsentwicklung Heppenheim: Projekt Tiergartenstraße
• Biologischer Pflanzenschutz: Effektive Kontrolle von Schädlingspopulationen durch Nützlinge?
• Auswirkung auf Verkehrsströme: Sperrung des Saukopftunnels
• Parkassistent für Fahrzeuggespanne

Mathematisches Modellieren in Schule und Universität

Die Modellierungswoche hat zum Ziel, Impulse für einen anwendungsorientierten und fächerverbindenden Mathematikunterricht zu geben. Erste Erfolge sind z. B., dass die Teilnahme der Lehrer an der Modellierungswoche mit in den Katalog von Lehrerfortbildungsmaßnahmen aufgenommen wurde und dass Modellieren Eingang in den Lehrplan in Hessen und Rheinland-Pfalz gefunden hat. Auch wurde das Konzept im Rahmen einer Projektwoche an eine Schule übertragen. Dies steht auch im Einklang damit, dass Modellierungswochen mit Schülern und Studenten auf internationaler Ebene ausgerichtet werden (ITWM Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik an der Universität Kaiserslautern und das ECMI European Consortium for Mathematics in Industry). Auch wird inzwischen der Studiengang Technomathematik an Universitäten bundesweit angeboten.