Die Beschreibung der aktuellen Projekte ist aktuell in Entwicklung.
Das Modellierungsprojekt besteht aus zwei miteinander verknüpften Modulen und nimmt einen Tag in Anspruch. Im Zentrum beider Module steht der Kontext des E-Scooters, mit und an dem funktionale Zusammenhänge erfahren werden.
Modul A: Die Schüler:innen setzen sich mit realen Kostenmodellen von Anbietern für Leih-E-Scooter aus Braunschweig auseinander. Anhand ihres persönlichen Nutzungsverhaltens bestimmten sie, wann und ob sich die Anschaffung eines eigenen E-Scooters für sie „lohnen“ würde – unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Faktoren wie Geld, Zeit, Komfort, wahrgenommener Sinnhaftigkeit der Nutzung und der Frage, was genau eigentlich „lohnen“ bedeutet.
modul B: Die Schüler:innen erfahren mithilfe von E-Scootern buchstäblich Weg-Zeit-Diagramme. Mit E-Scootern meistern sie einen eigens aufgebauten Parcours und sammelten dabei Messdaten, die sie gemeinsam auswerten, um daraus Weg-Zeit-Diagramme zu erstellen. Anschließend rekonstruieren sie anhand der Diagramme ihrer Mitschüler:innen, deren zurückgelegte Wege im Parcours.
Das Modellierungsprojekt ermöglicht über den Verlauf von ein bis zwei Tagen das Erfahren und Erfassen des Wertes von elektrischer Energie.
Zu Beginn führen die Schüler:innen ein Experiment rund um die Produktion elektrischer Energie durch. Mithilfe spezieller Cardiofitness-Geräte des Campus Gyms der TU Braunschweig erfahren die Jugendlichen am eigenen Körper, wie Bewegung genutzt werden kann, um elektrische Energie zu produzieren. Sie dokumentieren ihre wahrgenommene Anstrengung, berechnen die produzierte Energie und setzen diese in Beziehung zu ihrem individuellen alltäglichen Energiebedarf.
Die gemachten Erfahrungen werden von den Schüler:innen anschließend genutzt, um zuvor aufgestellte Annahmen und die berechneten Ergebnisse zu validieren und gemeinsam Strategien für eine realistische Energieproduktion zu erarbeiten. Die Verknüpfung mit Geräten aus dem unmittelbaren Alltag bietet zusätzlich Anknüpfungspunkte, um Energiekonsum und -produktion bewusster wahrzunehmen und unterstützte die Ziele einer Bildung für nachhaltige Entwicklung.
Im Projekt „Matriks-Cup“ entwickeln Schüler:innen eigene sportliche oder koordinative Disziplinen und entdecken dabei, wie sich Leistungen messen, vergleichen und sinnvoll strukturieren lassen. Sie erleben, wie aus kreativen Ideen spielerische Wettbewerbe entstehen, bei denen Ergebnisse greifbar gemacht und in Bewertungssysteme eingeordnet und reflektiert werden. Zentral ist die Verbindung aus aktivem Handeln und dem mathematischen Potential zur quantitativen Erschließung der zugrundeliegenden Daten.
Durch eigene Datenerhebungen und das Ausprobieren im kleinen und großen Rahmen erschließen sie, wie Leistung unterschiedlich verteilt sein kann und wie sich diese Verteilungen mathematisch beschreiben lassen. Dabei können sie individuell grundlegende statistische Zusammenhänge wie Median, Quartile oder Spannweite intuitiv kennenlernen und hinterfragen, wie fair und passend bestimmte Bewertungsskalen wirklich sind. So entsteht ein praxisnaher Zugang zu datenbasiertem Denken mit engem Bezug zu Bewegung, Wettbewerb und selbstständiger Gestaltung.
Im Projekt „Der Wahrscheinlichkeit auf der Spur“ arbeiten Schüler:innen schrittweise an der Entwicklung eines Verständnisses für Zufall und Wahrscheinlichkeit. Sie führen reale Experimente durch, erheben systematisch Daten und werten diese mithilfe digitaler Werkzeuge aus. In klar strukturierten Phasen von Vermutung, Experiment, Wiederholung und Auswertung lernen sie, eigene Annahmen mit empirischen Ergebnissen zu vergleichen und dabei die Aussagekraft wachsender Stichproben zu reflektieren.
Das Projekt besteht aus drei Modulen, in denen selbstständig Versuchsdaten erhoben werden: Münzwurf mit dem Lincoln-Penny, der Untersuchung des Riemer-Würfels und individuell konstruierten Körpern. Durch den produktiven Umgang mit diesen Versuchsdaten entstehen digitale Datensätze, die gemeinsam visualisiert, verglichen und zu Modellen verdichtet werden. Boxplots, relative Häufigkeiten und kumulierte Darstellungen unterstützen dabei, Zufall als streuendes, aber beschreibbares Phänomen zu verstehen und zwischen beobachteter Häufigkeit und theoretischer Wahrscheinlichkeit zu unterscheiden.
Die Lernenden entdecken selbstständig, dass Ergebnisse zufälliger Prozesse nicht stabil sind, sondern durch Versuchsaufbau, Stichprobengröße und Durchführung beeinflusst werden. So wird Modellbildung als dynamischer Prozess erfahrbar, bei dem reale Daten nicht nur gesammelt, sondern aktiv interpretiert und zur Beschreibung unsicherer Zusammenhänge genutzt werden.
Als mathematisches Modellieren wird die Bearbeitung realer Probleme mithilfe mathematischer Methoden bezeichnet.
Die Schüler:innen erfahren an den Modellierungstagen, wie sie:
unterschiedliche Modelle gegeneinander abwägen,
überprüfen, inwieweit ihre Lösung im Kontext sinnvoll ist und
dass ihr Ergebnis von den getroffenen Vereinfachungen und Annahmen abhängt.
Das Ziel der Mathematischen Modellierungsprojekte ist es, dass Schüler:innen anhand von lebensweltbezogenen Kontexten die Bedeutung der mathematischen Modellierung für die Beschreibung und Bearbeitung der Probleme erfahren können.
Hierbei legen wir einen besonderen Wert darauf, dass die Schüler:innen im Rahmen der Bearbeitung die Möglichkeit haben kreative Ansätze zu entwickeln und individuelle Vorstellungen und Vorerfahrungen mit einfließen zu lassen. Die Modellierungsprojekte eigenen sich aufgrund der natürlichen Differenzierung der Aufgaben hervorragend für heterogene Lerngruppen. Mitarbeitende und Hilfskräfte betreuen die Schüler:innen bei der Projektdurchführung und stehen beratend zur Seite.
Matr:iks-Orga-Team:
mathe-matriks(at)tu-braunschweig.de
Matr:iks-Leitung:
Prof. Dr. Katrin Vorhölter
katrin.vorhoelter(at)tu-braunschweig.de