Kompetenzzentrum für mathematische Modellierung in MINT-Projekten in der Schule

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KOMMS auf der MINT-Messe 2022 in Kaiserslautern

Abbildung 1 Die Teilnehmenden erproben ihre Zielfähigkeiten beim Werfen auf eine Dartscheibe.

Abbildung 2 Die Positionen der Pfeile werden zur weiteren Verarbeitung auf Papier übertragen.

Abbildung 3a Daten von drei Dart-Pfeilen, die mit Zielpunkt Bull’s Eye auf die Scheibe geworfen wurden.

Abbildung 3b Computergestützte Auswertung guter Zielpunkte; die Punktzahl steigt im Farbverlauf von dunkelblau bis hellgelb.

Abbildung 3c Potentielle Punktzahl für neuen Zielpunkt (schwarzes Kreuz) aus der Computersimulation unter der Annahme, dass die Pfeile aus Abbildung 3a passend zum neuen Ziel verschoben werden.

Am 10. September 2022 gab es die zweite Auflage der MINT-Messe auf dem Gelände der Gartenschau, die unter der Federführung der ZukunftsRegion Westpfalz e.V. zusammen mit weiteren Partnern geplant und organisiert wurde (vgl. https://westpfalz.de/mint-messe/). Die Messe war zunächst im Ausstellungsbereich im Neumühlepark mit Zelten um die Freilichtbühne geplant. Aufgrund der Wetterprognose mit einem hohen Regenanteil wurde die Veranstaltung dann kurzfristig in das im vergangenen Jahr eröffnete Kompetenzzentrum (ehemalige Blumenhalle) verlegt – angesichts des kühlen, herbstlichen Wetters am Veranstaltungstag eine gute Entscheidung. Dort gab es auf zwei Etagen viele spannende Aktivitäten in der MI(N)Tmachwelt, bestehend aus vielfältigen Experimentierstationen, einer Quiz-Show sowie Darbietungen der Physikanten auf der Bühne.

Das KOMMS war mit dem Projekt Dart trifft Mathematik vertreten, das von Corinna Zurloh und Martin Bracke präsentiert und betreut wurde. Die Teilnehmenden konnten zunächst ihre Zielfähigkeiten beim Werfen auf eine Dartscheibe erproben (s. Abbildung 1). Dabei sollten sie zuerst zum Zweck der Datenerfassung auf das Zentrum der Scheibe zielen. Die Positionen der Pfeile wurden zur weiteren Verarbeitung auf Papier übertragen, Abbildung 2 zeigt ein Beispiel mit Daten von mehreren Teilnehmenden. Anschließend wurden die erzielten Treffer analysiert und experimentell ermittelt, ob und wie sich die erzielte Punktzahl bei Wahl unterschiedlicher Zielpunkte erhöhen lässt. Die selbst gefundenen Ergebnisse konnten schließlich mit durch Computerunterstützung berechneten günstigen Zielpunkten und deren Ausbeute verglichen werden. Viele haben, falls es die Zeit erlaubte, die gewonnenen Erkenntnisse zum Abschluss direkt durch erneutes Werfen von Dart-Pfeilen ausprobiert. In den Abbildungen 3a bis 3c ist beispielhaft das generelle Vorgehen illustriert: Daten von drei Dart-Pfeilen, die mit Zielpunkt Bull’s Eye auf die Scheibe geworfen wurden (Abb. 3a). Computergestützte Auswertung guter Zielpunkte; die Punktzahl steigt im Farbverlauf von dunkelblau bis hellgelb (Abb. 3b). Potentielle Punktzahl für neuen Zielpunkt (schwarzes Kreuz) aus der Computersimulation unter der Annahme, dass die Pfeile aus der linken Abbildung passend zum neuen Ziel verschoben werden (Abb. 3c).

Die Stände der MI(N)Tmachwelt waren von 11-17 Uhr geöffnet und wir waren an unserem Dart-Stand vom Zuspruch sehr positiv überrascht: Um 11 Uhr standen die ersten Kinder und Jugendlichen in unserem Raum und es gab für uns bis zum Ende am Nachmittag praktisch keine Pause! Besonders stark vertreten war die Gruppe der 6-12 Jährigen, die meist mit ihren Eltern unterwegs waren und mit großem Interesse die vielfältigen Angebote der Messe verfolgten. Bei uns gab es immer wieder Warteschlangen vor dem Werfen auf die Dartscheibe und bei der Auswertung der eigenen Wurfergebnisse waren die Kinder sehr engagiert. Viele konnten durch eigenes Experimentieren schon gute Kandidaten für neue Zielpunkte finden und waren begeistert, wenn die Simulation und Optimierung am Computer ähnliche Resultate lieferte – teilweise auch überraschende, noch bessere Varianten. Bei den älteren Kindern und so manchem interessierten Erwachsenen haben wir natürlich die Brücke zu verwandten Problemstellungen geschlagen, in denen die angewandte Mathematik mit ähnlichen Methoden zu Verbesserung von Produkten und Produktionsabläufe sorgen kann.

Gespräche mit anderen Anbietern bestätigten unseren positiven Eindruck. Das zeigt, dass die Organisatoren der MINT-Messe mit dem in diesem Jahr verfeinerten Konzept die richtige Zielgruppe und deren Interessen gut angesprochen haben und lässt uns sehr positiv auf eine Neuauflage im kommenden Jahr schauen.

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