Simulation einer Ameisenstraße mit NetLogo

In dieser Unterrichtseinheit erkunden die Schülerinnen und Schüler mit einer agentenbasierten Simulationsumgebung das Verhalten von Ameisen und entdecken dabei, wie die einzelnen Tierchen im Zusammenspiel mit zahlreichen Artgenossen das Phänomen einer Ameisenstraße erzeugen.

Biologie
Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
5 Unterrichtsstunden (1 Unterrichtsstunde für die Einführung in NetLogo, 2 Doppelstunden für die Ameisenstraßen-Simulationen)
Ablaufplan, Video, Software, Arbeitsblatt, Lernkontrolle
2 Arbeitsmaterialien

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Viele Schülerinnen und Schüler sind im Wald schon einmal einer Ameisenstraße begegnet. Liegt in der Nähe eines Ameisenhaufens etwas Futter, zum Beispiel ein kürzlich verendeter Regenwurm oder ein verloren gegangenes Stückchen Kuchen, stellt sich am Futterplatz bald ein emsiges Kommen und Gehen ein. Auf einer wohldefinierten Route eilen die Arbeiterinnen herbei und kehren futterbeladen zum Nest zurück. Im Rahmen dieser Unterrichteinheit kommt das kostenlose Simulationswerkzeug NetLogo zum Einsatz. Die Schülerinnen und Schüler erleben das zentrale systemtheoretische Konzept der "Selbstorganisation" am Beispiel von Futter suchenden Ameisen. Von Selbstorganisation spricht man, wenn auffällige raum-zeitliche Strukturen aufgrund der Wechselwirkung zahlreicher Systemteile selbstständig entstehen, ohne dass dazu ein übergeordneter "Koordinator" oder "Organisator" notwendig ist.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

kennen das Grundprinzip der agentenbasierten Modellierung (Agenten, Regeln und Zeitschritte).
lernen das Phänomen und den Begriff der Selbstorganisation kennen
erkennen, dass eine kleine Parameterveränderung an einem komplexen System unerwartet große Auswirkungen und umgekehrt eine große Parameterveränderung praktisch keine Auswirkung haben kann.
lernen, dass einem Experiment immer eine Phase der Erwartungsbildung vorausgeht und eine Phase der Interpretation folgt.