Idee
Ablauf und Dokumentation
Stadt Braunschweig
Braunschweig wird sich am "Planspiel Stadt" mit zwei Schwerpunkten beteiligen:
Im Herbst 2008 wird ein Teil des Prinz-Albrecht-Parks in Braunschweig gemeinsam mit Schülerinnen und Schülern vermessen, wobei Strecken, Winkel und Höhen bestimmt werden. Mit dem Theodoliten, einem Winkelmessgerät, können Horizontalrichtungen und Zenit- oder Vertikalwinkel gemessen werden, anhand derer ein Höhenprofil und eine maßstabsgerechte Karte des Parks mit dem Nußberg erstellt werden kann. Unter anderem kommen Winkelfunktionen, der Sinus- und Kosinussatz sowie die Vermessung mit dem Polarverfahren zum Einsatz und es wird eine maßstabsgerechte Karte angefertigt.
Anhand der Route vom Königsberger Brückenproblem bis hin zum Auffinden des kürzesten oder des schnellsten Weges gibt es für die Teilnehmerinnen und Teilnehmer am "Planspiel Stadt" im Herbst 2008 nicht nur die nötige Graphentheorie zu entdecken. Vielmehr kann hieraus ein Kurs in mathematische Beweisverfahren, Entwicklung mathematischer Modelle und algorithmischer Fragen entstehen. Im Anschluss kann man die Qualität seiner eigenen Arbeit erfahren: Ist der Weg beispielsweise zum Park oder zur Schule schneller als zuvor? Zur Anwendung kommen die Graphentheorie, die Optimierung und Algorithmen.
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Haus der Wissenschaft |
Im Bereich der Verkehrsplanung geht es um das Auffinden geeigneter mathematischer Modelle, die die Realität in ausreichender Genauigkeit beschreiben und sich überdies zum Lösen des Problems eigenen. So ist etwa bei der Planung einer Straße sowohl die maximale Steigung als auch die Kurvenführung entscheidend. Recht schnell ist man hier sowohl in der Geometrie (Böschungskegel) als auch in der Analysis (Schleppkurve, Krümmung) angelangt. Hinzu kommt ein guter Schuss Physik und für die Anfertigung von Simulationen auch die Informatik. Am Beispiel eines Berges werden die Schülerinnen und Schüler eine Serpentinenstrecke planen und hiervon ein Modell bauen.
Für die Durchführung des "Planspiel Stadt" kooperiert das Haus der Wissenschaft mit verschiedenen Einrichtungen der Stadt sowie mit Professor Dr. Harald Löwe von der TU Braunschweig (Institut Computational Mathematics).
Vermessung des Nußberg im Prinz-Albrecht-Park
Die Vermessung des Nußberg im Prinz-Albrecht-Park ist erfolgreich abgeschlossen worden. Engagierte Mädchen und Jungen der 7. und 10. Klasse haben bei den ersten Sitzungen die theoretischen Grundlagen der Landvermessung erlernt. Zwar sind Winkelfunktionen Teil des schulischen Lehrplans, können aber häufig gerade in Bezug auf ihre praktische Anwendung nicht umfassend behandelt werden. Im Rahmen des Planspiels haben die Teilnehmerinnen und Teilnehmern jedoch sowohl die Theorie als auch die Praxis rund um das Thema Winkelfunktionen erkundet. Während des Projektes haben die Schülerinnen und Schüler mit Höhen, Winkeln, Strecken und deren Abhängigkeiten experimentiert und so die Sätze über Winkelfunktionen ausführlich kennen und verstehen gelernt.
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"Planspiel Stadt" in Braunschweig |
Um dieses theoretische Grundwissen in der Praxis anwenden zu können, hat Prof. Löwe der Planspielgruppe den Umgang mit einem Theodoliten erläutert. Der Theodolit misst Winkel, während Strecken zusätzlichen mit einem Maßband gemessen werden müssen. Auf diese Weise kann man mit den ermittelten Werte und Berechnungen ein Höhenprofil erstellen. Anhand dieser Methode haben die Schüler am 4. Oktober 2008 Punkte des Nußbergs im Prinz-Albrecht-Park in Braunschweig mit viel Eifer vermessen. Trotz widriger Wetterbedingungen haben sie insgesamt fünf Stunden mit größter Genauigkeit die notwendigen Punkte bestimmt, um anschließend eine möglichst exakte Höhenprofil-Karte mit einem CAD-Programm erstellen zu können. Im Umgang mit dem Theodoliten haben die Jugendlichen das nötige Maß an Geduld mitgebracht, welches für die exakte Bestimmung einzelner Werte unabdingbar ist.
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"Planspiel Stadt" in Braunschweig |
Den Teilnehmerinnen und Teilnehmern hat dieses Projekt und das außerschulische Arbeiten in einer kleinen Gruppe sehr viel Spaß gemacht. Sie haben neben dem Einblick in die mathematischen Winkelfunktionen und das Polarkoordinatensystem, vor allem die praktische Anwendung geschätzt und waren stolz auf ihr am Ende entstandenes maßstabsgetreues Höhenprofil des Nußbergs.
Auch die beiden Projekte zum Thema Verkehr des "Planspiel Stadt" in Braunschweig sind abgeschlossen. Innerhalb zweier Veranstaltungsblöcke wurden die Routenplanung sowie die Verkehrsplanung zum Thema gemacht. Beide Projekte fanden unter der fachlicher Anleitung von Herrn Prof. Dr. Harald Löwe von der TU Braunschweig statt, mit dessen Hilfe sich die Planspielenden die notwendigen Grundlagen und tiefergehendes Wissen aneigneten.
Routenplanung oder Optimierung des Schulwegs
Um sich mit praktischen Aufgaben aus dem Bereich der Routenplanung auseinandersetzen zu können, galt es für die Kinder mit der Unterstützung von Prof. Dr. Harald Löwe nicht nur die Graphentheorie zu entdecken. Vielmehr war es wichtig im Voraus mathematische Beweisverfahren, die Entwicklung mathematischer Modelle und algorithmische Fragen kennenzulernen. Im Anschluss wurde dann der kürzeste oder auch der schnellste Weg bestimmt. Mit Freude waren alle Kinder dabei und errechneten beispielsweise ihren Schulweg. Voller Eifer wurden die Routen optimiert und vor Ort die Qualität der eigens berechneten Routen überprüft. Innerhalb dieses Teilprojekts des Planspiels wurde ein Grundverständnis für die Routenplanung und die dahinter stehende Mathematik geschaffen - und dies mit Spaß und Tatendrang.
Verkehrsplanung
Im Zentrum der Verkehrsplanung steht das Auffinden geeigneter mathematischer Modelle, die die Realität in ausreichender Genauigkeit beschreiben und sich überdies zum Lösen des Problems eignen. So ist etwa bei der Planung einer Straße sowohl die maximale Steigung als auch die Kurvenführung entscheidend. Um die ganzen Kurven, Hügel und Böschungen in einem Gelände beschreiben zu können, galt es für die teilnehmenden Kinder, ein ganzes Stück an Geometrie und Analysis zu begreifen. Doch sie lieÞen sich nicht abschrecken - auch nicht von der Prise Physik, die natürlich nicht fehlen durfte.
Gerade dieser interdisziplinäre Zugang sowie die praktische Anwendung hat den Planspiel-Teilnehmerinnen und Teilnehmern in Braunschweig viel Freude bereitet. Am Beispiel eines Berges wurde zum Abschluss eine Serpentinenstrecke geplant. Unter Berücksichtigung der erlernten Grundlagen waren die jungen Straßenplaner mit großer Gewissenhaftigkeit bei der Sache.
Auch nach dem Abschluss des Jahres der Mathematik werden die Schülerinnen und Schüler in Braunschweig Dank ihres mathematischen Engagements das Planspiel weiterverfolgen: Dann wird Professor Löwe mit seinen Nachwuchs-Verkehrsplanern noch einen Ausflug in die Informatik unternehmen.
Braunschweig
ist mit ca. 250.000 Einwohnern die zweitgrößte Stadt Niedersachsens. Die im Südosten des
Bundeslandes gelegene Stadt beteiligt sich an der 2005 gegründeten Metropolregion
Hannover-Braunschweig-Göttingen. Die Stadt ist laut der EU Studie (Eurostat 2005) die
forschungs- intensivste Region in Europa mit der höchsten Wissenschaftlerdichte.
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Braunschweig Burglöwe |
Derzeit gibt es in Braunschweig 86 Schulen in freier und städtischer Trägerschaft mit 40.552 Schülerinnen und Schülern. Über 16.000 Studentinnen und Studenten lernen an der Technischen Universität, der Fachhochschule Braun- schweig-Wolfenbüttel und der Kunsthochschule. Intensiv geforscht wird in 27 Einrichtungen und 250 Firmen des Hochtechnologie-Sektors der Region. Im Jahr 2007 wurde Braunschweig vom Deutschen Stifterverband zur "Stadt der Wissenschaft" gewählt. In der Fortführung entsteht nun in der Nähe der Technischen Universität Braunschweig das Haus der Wissenschaft, welches den Dialog zwischen Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft fördert.
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Haus der Wissenschaft |