Dynamische Modellierungssoftware
Begriffe wie Selbstorganisation oder Nicht-Linearität hinterlassen in den Köpfen der Schülerinnen und Schüler meist nur Verwirrung. Abhilfe schaffen kostenfreie Programme wie NetLogo oder Powersim, die in den Bereichen Wirtschaft, Politik, Natur- und Sozialwissenschaften eingesetzt werden können um dynamische Veränderungen vernetzter Systeme zu untersuchen und mit Komplexität "handgreiflich" zu experimentieren.
Viele aus dem Alltag vertraute Prozesse - von der Bildung einer Ameisenstraße auf der Gartenterrasse bis hin zur Preisbildung auf Märkten erfordern für eine entsprechende mathematische Modellierung die Anwendung von Differenzialgleichungssystemen. Deren exakte Lösung ist (zu Recht) kein inhaltlicher Schwerpunkt des Unterrichts. Mit geeigneten Simulationswerkzeugen können jedoch Näherungslösungen erzielt werden, die eine Interpretation von Modellen und deren Einflussparametern zulassen. Letztere können zum Beispiel bequem per Schieberegler variiert werden, während die Effekte der Manipulationen in Diagrammen oder "zweidimensionalen Welten" dynamisch visualisiert werden. Die Schülerinnen und Schüler lernen dabei, dass die meisten natürlichen und gesellschaftlichen Systeme nicht durch lineare Kausalketten, sondern durch Rückkopplungen charakterisiert sind. Diese können dazu führen, dass kleine Veränderungen einzelner Parameter einen großen Einfluss auf das Verhalten des gesamten Systems haben. Die Abstraktionsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler wird durch die Arbeit mit solchen Modellen entwickelt und nachhaltig gefördert.
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Einsatzmöglichkeiten und Technische Varianten
Die Schülerinnen und Schüler können fertige Modelle nutzen oder auch selbstständig Modelle entwickeln (Systemanalyse, Modellbildung, Simulation).
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Softwarerezensionen und Unterrichtseinheiten
Links zu Software-Rezensionen, Fachdidaktikartikeln und Unterrichtseinheiten zum Thema dynamische Modellierung für verschiedene Fächer
