Naturwissenschaften

Simulation von Straßenverkehr

Veröffentlicht am 09.12.2010
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • 5-10 Stunden oder im Rahmen einer Projektwoche
  • Anwendung/Software
  • 1 Arbeitsmaterial

Wie die Erklärung zur Entstehung von Verkehrsstaus mit mathematischen Mitteln möglich ist, zeigt diese Unterrichtseinheit.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Um Verkehr im Detail zu simulieren und zu erklären, wie Stau entsteht, wird das Modell der zellulären Automaten herangezogen. Die Idee wird zunächst am "Spiel des Lebens" eingeführt und anschließend auf ein einfaches Modell zur Verkehrssimulation übertragen. Durch den Alltagsbezug werden auch Lernende angesprochen, die der Mathematik eher skeptisch gegenüberstehen. Die beigefügten Computerprogramme wurden in Python erstellt und können optional zum eigenen Experimentieren und Beobachten eingesetzt werden.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • am Beispiel von zellulären Automaten lernen, einfache Algorithmen zu verstehen, anzuwenden und einige ihrer Eigenschaften zu analysieren.
  • Möglichkeiten und Grenzen von einfachen Modellen zur Verkehrssimulation kennen lernen.
  • Eingabedaten für vorgegebene Programme zur Verkehrssimulation systematisch variieren (Verkehrsdichte) und dabei grundlegende Eigenschaften des Verkehrsflusses in Abhängigkeit von den Eingabedaten erkennen.
  • erkennen, dass die durch den Trödelfaktor eingeführte Individualisierung des Verkehrs die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Staus erhöht.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaSimulation von Straßenverkehr
AutorenDr. Anton Schüller, Prof. Dr. Ulrich Trottenberg, Dr. Roman Wienands, Angelo Salato, Christina Wolfgarten
FachMathematik oder Differenzierungsbereich Mathematik/ Naturwissenschaft
Zielgruppeab Klasse 8 oder als Einführung im Rahmen eines Projektkurses in der Oberstufe
Zeitraum5-10 Stunden oder im Rahmen einer Projektwoche
Technische Voraussetzungenausreichend Computerarbeitsplätze oder optional einen Beamer zur Präsentation der Programme

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Avatar Dr. Anton Schüller

ist stellvertretender Leiter der Abteilung Simulationsanwendungen am Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI.

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