Projekt

Eine Welt ohne Simulationen?
Kaum vorstellbar.

Simulierte Welten

Wissen über Simulation in die Schulen

Simulationen begegnen uns unbewusst in vielen Alltags­situationen: Die tägliche Wetter­vorhersage, der zerstörungs­freie Crash­test für die Zulassung unseres Autos, leichte und material­sparende Plastik­teile an Haushalts­­geräten oder Anlage­strategien bei Fonds und Renten­­­­anlegern...

Ein interdisziplinäres Team hat es sich zur Aufgabe gemacht, das Thema Simulation und mathematische Modellierung an Schulen zu bringen. Wie erkennen wir Simulationen? Wie sind die Ergebnisse zu verstehen? Und woran arbeiten Mitarbeitende in Rechen­zentren? Diese Fragen klärt Simulierte Welten alters­gerecht für Schüler*innen.

Bereits seit 2011 wird Simulierte Welten durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert. Es richtet sich sowohl an Schüler*innen als auch an Lehr­kräfte und die interessierte Öffentlichkeit.

 

Ziele

Simulationen erkennen, verstehen und einschätzen

Das primäre Ziel des inter­­disziplinären Projekt­teams (bestehend aus Wissenschaftler*innen und Lehrenden) von Simulierte Welten ist es, Schüler*innen dahingehend weiter­zubilden, dass sie die Existenz von Simulationen erkennen und verstehen was wir tun, wenn wir simulieren. Außerdem sollen die Schüler*innen die Be­deutung von Simulation und mathematischer Modellierung im All­tag besser ein­schätzen und ihre Chancen und Risiken auf­grund fundierten Grund­wissens besser be­werten können.

Sekundäres Lernziel ist es, die Team­­fähigkeit, die Selbst­­ständigkeit und das planerische Handeln der Schüler*innen zu fördern. Programmieren lernen gehört ebenfalls zu den sekundären Lern­zielen, denn die Fähig­keit, Maschinen und Rechner zu steuern und zu kontrollieren, wird in der heutigen Zeit immer wichtiger.

Chancen

Hilfestellung von Simulation und mathematischer Modellierung

Der Vorteil der Simulations­­­­technik besteht u. a. darin, dass keine Experimente über Versuch und Irrtum mehr durch­geführt werden müssen. Über virtuelle Tests werden mehrere künftige Entwicklungs­­linien verfolgt und günstige Konfigurationen oder mögliche Fehl­­entwicklungen erfasst.
So kommen Simulationen beispielsweise bei Crash­tests oder in der Medizin vor, da Untersuchungen in einem bereits existierenden System zu teuer oder zu gefährlich sind. Andere reale Systeme existieren noch nicht und können daher nicht real getestet werden (z. B. bei Fusions­­kraftwerken). Simulationen werden bei der Erforschung von Molekülen oder Galaxien genutzt, da die Beobachtung durch die Größe des Systems nicht möglich ist. Zudem können die Parameter in einer Simulation leichter modifiziert werden, als in der Realität. Somit können verschiedene Zustände innerhalb kurzer Zeit getestet werden.

Grenzen

Zu Risiken und Nebenwirkungen...

Mit Chancen gehen immer Risiken einher: Die Grundlage einer Computer­simulation basiert auf einem Modell. Da Modelle ein Abbild der Realität darstellen, muss die Schluss­­folgerung aus der Simulation nicht immer zutreffend sein. Dies ist z. B. der Fall, wenn wesentliche Aspekte hinsichtlich des Simulations­zwecks nicht oder fehlerhaft modelliert wurden. Ebenso muss die Simulations­durchführung fehler­frei sein. Dies lässt sich am Beispiel des Crash­tests leicht verdeutlichen: wird z. B. das Material der Karosserie als zu steif angenommen, stimmen die Ergebnisse nicht mit der Realität überein. Kommt es in der Realität dann zu einem Crash, kann dies zu schlimmen Folgen für die Insassen führen.

Außerdem stoßen Simulationen an ihre Grenzen, wenn menschliches Handeln simuliert werden soll. Zum Beispiel reagieren Menschen bei Gefahren wie einem Brand oder einem Stau­­dammbruch häufig anders als ursprünglich gedacht.