Apr 172017
 

Als Thema in der Oberstufe ist “Simulation komplexer Systeme” im Bildungsplan der Hamburger Schulinformatik verbindlich. Da ich in Studium oder bisherigem Berufsleben keine Berührung mit diesem Thema hatte, arbeite ich mich gerade schrittweise in das Thema ein.

An unserer Schule haben wir eine Lizenz für den Consideo-Modeller, mit dem sich nach Vorgaben auf das Zentralabitur vorbereiten lässt. Leider gibt es scheinbar keine freie und aktuelle Softwarelösung zu den entsprechenden Anforderungen im Zentralabitur. (siehe: http://www.hamburg.de/contentblob/4428498/cdd77f6e20d9397da7c4870273f7920d/data/abitur-a-heft-2017.pdf ab S.108) Etwas ältere Informationen zum Thema sind auch hier zu finden: http://bildungsserver.hamburg.de/simulation/

Dynamische, komplexe Systeme sind nicht ohne weiteres durchschaubar, sondern beinhalten Rückkopplungen und andere logische Verbindungen zwischen Faktoren. Hier kommt vernetzendes mathematisches und logisches Denken ins Spiel, gerade auch bei der Modellierung von Wachstumsformen und Änderungsraten. Reale Anwendungen im Themenbereich der Differenzialgleichungen in der Analysis der Oberstufe sind vielseitig, aber leider wird das Modellierungsvermögen in Schule allgemein zu wenig gefördert, so dass den Schüler_innen mathematische Abschätzungen auch zu einfachen Funktionen und Abhängigkeiten sehr schwer fallen. Dies beobachte ich vor allem im Mathematik-Unterricht, es bestätigt sich aber auch gerade beim Thema systemisches Denken und Simulationen.

Ein einfaches Beispiel für nicht-lineare Zusammenhänge habe ich aus dem Bereich Populationsentwicklungen von Insekten gefunden und auf Consideo übertragen (das liesse sich bestimmt auch gut im Mathematik-Unterricht in der Mittelstufe entsprechend vorentlastet bearbeiten)

 

Das Wirkungsdiagramm zum Modell in Consideo

Eingabe der Konstanten Werte und Gleichungen in der quantitativen Ansicht von Consideo

Simulation: Tabelle und Diagramm zur Nahrungs- und Populationsentwicklung

Interessant an dem Thema Systemdynamik finde ich, dass es eine Vielzahl an Problemen gibt, die mit diesem Instrument eingegrenzt und analysiert werden können, wenn sie nicht deterministisch fehlinterpretiert werden. Problematisch finde ich die häufig vorkommenen Modelle zu Bevölkerungsentwicklung und ähnlicher Systeme, die Stereotype reproduzieren oder (unreflektierte?) Diskriminierungen und Wertungen enthalten, wie “Das Dorf in Afrika” versus “moderner” Gesellschaften oder auch eingeengte und reduzierte Geschlechterrollen (Geburtenraten, Frauen und Mütter usw.).

Kategorisierung und “Berechenbarkeit” von Menschen hat immer etwas Widersprüchliches in sich – besonders wichtig ist hier die Begrenztheit mathematischer und informatischer Modelle hervorzuheben und Modellbildungen sowie zugrundeliegende Annahmen zu relevanten Faktoren und Kategorien nicht als objektiv und determiniert gegeben zu sehen, sondern sie kritisch zu hinterfragen. Hier zeigt sich ein wichtiger Aspekt gesellschaftlicher Einbettung von mathematisch-technischen Modellen in ihren Grenzen und Reduzierungen aber auch ihren Auswirkungen bei Interpretationen und Konsequenzen.

 

Feb 022017
 

Den Halbjahres-Abschluss meiner Physik-Kurs Klasse 7 habe ich eine Doppelstunde Logik-Gattern gewidmet. Da wir vorher verschiedene elektronische Schaltungen als Thema hatten war der Übergang von einer Reihenschaltung und zwei Schaltern sowie einer AND Schaltung recht einfach, nur dass die Tabellen etwas erläutert werden mussten, d.h. bei einer Schaltung mit Batterie leuchtet z.B. die Lampe oder sie ist dunkel und bei logischen Schaltelementen liegt an einem Pin ein HIGH oder ein LOW, also 1 oder 0. Insgeheim wollte ich damit natürlich auch die informatische Bildung fördern und Grundlagen legen, um diese vielleicht in den nächsten Jahren in Informatik wieder aufgreifen zu können.

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Nun hatten wir nach einem leider etwas leise gesprochenen Video (Grundlagen der Logikbausteine) die Möglichkeit, mit einer Simulation (unter: http://www.neuroproductions.be/logic-lab/) zu experimentieren. Hierfür braucht es einen Browser und etwa eine Schulstunde Zeit mit ein paar Screenshots zum Einstieg. Die grundlegenden Gatter NOT, AND, OR , NAND und NOR waren vom Umfang her inhaltlich passend.

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Die Aufgabe, die Beobachtungen zu beschreiben wurde recht knapp bearbeitet. In Moodle können Texteingaben direkt als Abgabe hinzugefügt werden und nachträglich von der Lehrperson gelesen werden. Das erstpart einige Arbeit, hat aber auch bei jüngeren Schüler_innen den Nachteil, dass sie manchmal mit der Technik überfordert sind und z.B. die Abgabe nicht absenden oder aus versehen Fenster schließen in denen sie arbeiten. Dabei gibt es auf der anderen Seite natürlich Lernpotential, den Umgang mit CMS zu lernen und allgemein mit digitalen Werkzeugen selbstbewusster umzugehen. log3

(Ich habe hier die Namen und Mailadressen meiner Schüler_innen für die Veröffentlichung herausgeschnitten)

Die Simulation verleitete einige Schüler_innen auch ziemlich schnell zu kühnen Basteleien, ohne wirklich den Überblick zu behalten, es bewegten sich am Ende auch Propeller und viele bunte Lichter.

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