\n\u201eMathematisches Modellieren\u201c klingt f\u00fcr die meisten Zeitgenossen sicher \u201euncool\u201c und viele k\u00f6nnen keine Vorstellung damit verbinden.
\nDabei beherrscht mathematisches Modellieren l\u00e4ngst unseren Alltag: \u00dcberall in Industrie, Wirtschaft und Verwaltungen werden Fragestellungen (\u201eProbleme\u201c) quantitativ angegangen und mit mathematischer Akribie in Produkte, Zeitpl\u00e4ne und Richtlinien verwandelt, die unsere Gesellschaft auf Trab halten. Wie das genau von statten geht, erf\u00e4hrt man in der Schule eher selten; daf\u00fcr sind die Fragestellungen h\u00e4ufig zu komplex und F\u00e4cher \u00fcbergreifend. Aber darin liegt nat\u00fcrlich auch der Reiz solcher Probleme.<\/p>\n
Die von drei Arbeitsgruppen der RWTH Aachen organisierte CAMMP Week (Prof. Dr. Martin Frank, Dr. Christina Roeckerath, Prof. Dr. Ahmed E. Ismail und Dr. Nicole Faber) gibt Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fclern der Oberstufe mit Lehrerinnen und Lehrern die M\u00f6glichkeit, im Rahmen einer intensiven Projektwoche die Grundlagen der mathematischen Modellierung anhand von praktischen Beispielen zu erlernen. Die Fragestellungen sind dabei \u201ereal\u201c und betreffen aktuelle Probleme in Industrie, Wirtschaft und Hochschulforschung.<\/p>\n
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In diesem Jahr hatten erstmals auch sechs Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler des FWG die M\u00f6glichkeit, mit ca. 50 weiteren Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fclern mitzumachen.
\nEs gab sieben Gruppen mit jeweils einer Fragestellung, an deren L\u00f6sung f\u00fcnf Tage intensiv gearbeitet wurde. Unsere Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler waren an sechs unterschiedlichen Gruppen beteiligt. Jede Gruppe wurde von einem erfahrenen Doktoranden der RWTH Aachen und zwei zugewiesenen Lehrkr\u00e4ften betreut. Am Freitag haben alle Gruppen ihre Ergebnisse im Geb\u00e4ude Super C der RWTH Aachen einem gr\u00f6\u00dferen Publikum mit Vertretern der Aufgabensteller pr\u00e4sentiert.<\/p>\n
Die Fragestellungen hatten es in sich:
\n\u2022 Entwickle eine einfach zu bedienende lernf\u00e4hige Thermostat-Ventilsteuerung f\u00fcr Haushalte.
\n\u2022 Entwickle eine optimale Fahrkurve f\u00fcr Fahrstuhlbewegungen, die f\u00fcr vielf\u00e4ltige Situationen m\u00f6glichst schnell und m\u00f6glichst komfortabel verlaufen sollen.
\n\u2022 Entwickle eine Temperaturregelung f\u00fcr den Heizkopf eines Bohrger\u00e4tes, das sich f\u00fcr Bodenuntersuchungen durch Eisschichten bohrt, wobei die Grenzlinie zwischen aufgeschmolzenem und gefrorenem Eis nicht beliebig verlaufen darf.
\n\u2022 Finde heraus, wie man Textilien f\u00fcr Verbundwerkstoffe m\u00f6glichst faltenfrei \u00fcber Oberfl\u00e4chen drapiert.
\n\u2022 Entwickle eine Methode der akkuraten Au\u00dfen-Temperaturmessung aus Temperaturmessdaten innerhalb eines Mehrzweck-Handmessger\u00e4tes.
\n\u2022 Entwickle eine Software f\u00fcr eine m\u00f6glichst optimale Lagerhaltung f\u00fcr ein Online-Versandhaus mittlerer Gr\u00f6\u00dfe.
\n\u2022 Entwickle eine computergest\u00fctzte Methode, optimal passende Knochenteile z.B. von der H\u00fcfte eines Patienten f\u00fcr eine Kiefertransplantation auszuw\u00e4hlen<\/p>\n
Wie in Industrie und Forschung werden solche Aufgaben im Team bearbeitet. Zur L\u00f6sung mussten die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler die Fragestellungen in quantitativ berechenbare Modelle umwandeln \u2013 mit Vereinfachungen, die das Problem mathematisch handhabbar machen, aber ohne dabei das eigentliche Problem zu verpassen. Dazu wurden mathematische Methoden wie das Aufstellen von Funktionen und das Ausnutzen mathematischer Beziehungen verwendet, so dass L\u00f6sungen \u00fcber Berechnungsalgorithmen oder Computersimulationen erzielt werden konnten. Diese hohe Kunst des Modellierens kennen zu lernen und dabei die Scheu vor komplexen Aufgaben zu verlieren, war das wichtigste Ziel unserer Exkursion CAMMP 2013 im Rahmen der Schulprojektwoche.<\/p>\n
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Wir sind am Sonntag, dem 7. Juli 2013, zur Jugendherberge in Voeren (Belgien) angereist, wo die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler nach dem Abendbrot schon in Gruppen eingeteilt wurden und eine Aufw\u00e4rmaufgabe bekamen. Aus den Materialien in einer T\u00fcte (2 Telefonb\u00fccher, Holzspie\u00dfe, Tesafilm, Luftballons) sollte jede Gruppe in 40 Minuten einen m\u00f6glichst hohen Turm basteln, der ein volles Glas Wasser auf seiner Spitze tragen kann. Tats\u00e4chlich kamen erstaunliche H\u00f6hen bis zu 1,60 m zustande. Schon bei dieser Aufgabe lernten sich die Gruppenmitglieder kennen und mussten sich abstimmen und sowohl arbeitsteilig als auch koordiniert vorgehen.<\/p>\n
Am Montag morgen erhielten wir alle unsere spezielle Problemstellung f\u00fcr die Woche und auch die Lehrkr\u00e4fte wurden den Gruppen zugeteilt. Ab 10:30 Uhr ging es dann mit der Gruppenarbeit los, die nur von den Mahlzeiten und einem l\u00e4ngeren Spaziergang am Mittwoch Nachmittag unterbrochen wurden. F\u00fcr die Lehrerinnen und Lehrer war es sehr interessant zu erfahren, wie die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler an ihre Probleme herangef\u00fchrt wurden. Am ersten Tag konnten die Sch\u00fcler nach einer kurzen Erl\u00e4uterung der Fragestellung auf sich gestellt nur grobe Ideen und Fragen entwickeln; dabei gab es kaum Beeinflussung von den Betreuern. Die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler hatten dabei h\u00e4ufig das Gef\u00fchl \u201ekein Land in Sicht\u201c zu haben; aber so fingen sie an, unterschiedliche Ideen und Fragen zu entwickeln, die bei einer st\u00e4rkeren Anleitung vielleicht nie entstanden w\u00e4ren. Am Dienstag moderierten die Betreuer dahingehend, dass Ziele formuliert und Arbeitsauftr\u00e4ge f\u00fcr Teilgruppen abgesteckt wurden.<\/p>\n
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Bei inhaltlich mathematischen Fragen standen die Betreuer, Lehrkr\u00e4fte, B\u00fccher und das Internet zur Verf\u00fcgung. Regelm\u00e4\u00dfig berieten die Gruppen, welchen Stand sie haben und welche Teilaufgaben als n\u00e4chstes verfolgt werden. Am Mittwoch wurde auch noch abends und donnerstags bis tief in die Nacht hinein gearbeitet.<\/p>\n
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W\u00e4hrend sich einige noch mit der Programmierung besch\u00e4ftigten (alle verwendeten die effiziente Programmiersprache MATLAB \u2013 viele haben zum ersten Mal programmiert), haben andere schon an dem Bericht und der Pr\u00e4sentation gearbeitet. Bericht und Pr\u00e4sentation wurden mit dem Textverarbeitungsprogramm LaTeX erstellt, das f\u00fcr mathematische Formeln und professionelle Formatierung besonders geeignet ist. Auch diese Fertigkeit haben sich die meisten hier erstmals \u201eso nebenbei\u201c angeeignet.<\/p>\n
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Erwartungsgem\u00e4\u00df wurden nicht alle Probleme \u201eendg\u00fcltig gel\u00f6st\u201c, aber in allen Gruppen wurden erstaunlich fundierte Teilergebnisse und gute Ideen f\u00fcr weitere Forschung erarbeitet, so dass die Vertreter der Aufgabensteller voll des Lobes waren und die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler bei ihren Pr\u00e4sentationen am Freitag im Super C der RWTH Aachen verdient in Applaus gebadet wurden.<\/p>\n
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Die Sch\u00fclerinnen und Sch\u00fcler haben in der CAMMP Week 2013 sicher Selbstbewusstsein getankt und erfahren, dass auch in der Forschung nur \u201emit Wasser gekocht\u201c wird, aber dass man im Team auch komplexe Aufgaben unter Zeitdruck meistern kann.<\/p>\n
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Text: M. Jan\u00dfen<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Nat\u00fcrlich fand auch im Jahr 2013 wieder die CAMMP week in Belgien statt, doch anstelle eines eigenen Berichts der Organisatoren wollen wir an dieser Stelle einen teilnehmenden Lehrer sprechen lassen. […]<\/p>\n","protected":false},"author":630,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"c2c_always_allow_admin_comments":false,"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"class_list":["post-375","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-berichte"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/375","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/users\/630"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=375"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/375\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":392,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/375\/revisions\/392"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=375"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=375"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.rwth-aachen.de\/cammp\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=375"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}