APRIL ’24: GPS als Beispiel für mathematische Modellierungen

Dieses Mal tauchen wir ein in mathematische Modelle und Formen. Doch keine Sorge: An der RWTH Aachen ist ein Video produziert und veröffentlicht worden, das zahlreiche Fragestellungen in kurzer Zeit beantworten kann. Und das Beste dabei: Es handelt sich nicht um ein abstraktes Thema, sondern eins aus unserem Alltag. Das Material ist wie alle OER-Tipps des Monats unter offener Lizenz auf dem Landesportal ORCA.nrw veröffentlicht.

 

DAS MATERIAL

Wie funktioniert eigentlich GPS? Um die mathematische Beantwortung dieser Frage geht es im Video „GPS als Beispiel für mathematische Modellierungen“. In etwas mehr als 30 Minuten erklärt Prof. Dr. Martin Frank, wie man mithilfe von mathematischen Modellen seinen exakten Standpunkt bestimmen kann. Ausgangsrechnung hierbei sind die Daten dreier Satelliten, die einen ersten Standpunkt auswerfen. Durch die Berücksichtigung verschiedener weiterer Parameter, zum Beispiel die Form der Erde, die Hinzunahme Daten weiterer Satelliten oder der Relativitätstheorie, kommt man peu a peu dem exakten Standpunkt näher. Verschiedene Berechnungsmethoden und Modelle werden in diesem Video auf eine anschauliche Weise und anhand eines alltagsrelevanten Beispiels erklärt.

 

ENTSTEHUNGSGESCHICHTE

Das Video ist im Rahmen des Projekts CAMMP (Computational and Mathematical Modeling Program) an der RWTH Aachen entstanden. Ziel des Projekt ist es seit Jahren, Mathematik im Alltag erlebbar zu machen. Dazu finden unter anderem Workshops für Schülerinnen und Schüler statt, in denen durch mathematische Modelle Antworten auf Fragen aus dem Alltag gegeben werden – zum Beispiel: „Wie funktioniert Google?“ Neben den beliebten Workshops wird sich in CAMMP auch der Lehre an Hochschulen gewidmet: An der RWTH gab es so unter anderem eine Lehrveranstaltung für Lehramtsstudierende im Fach Mathematik, in der die mathematische Modellierung im Fokus stand. Eingesetzt wurden hierfür unter anderem das Video zum Thema GPS oder eines zum Thema „Notdienstplanung in Apotheken“. Nachdem die Veranstaltung ausgelaufen war, wurden die Videos zur Weiternutzung als OER auf ORCA.nrw geteilt.

ZIELSETZUNG

„Wofür brauche ich das eigentlich?“ – Eine Frage, die Lehrerinnen und Lehrer an Schulen im Fach Mathematik oft hören. Um Interesse zu schaffen und dazu die Relevanz von Mathematik im Alltag zu verdeutlichen, kam die Idee auf, reale Themen in den Vordergrund zu rücken. Schülerinnen und Schülern sowie potenziellen Lehramtsstudierenden soll so das Thema Mathematik nähergebracht werden.

 

ERSTELLERINNEN UND ERSTELLER

Am CAMMP-Projekt sind seit Jahren zahlreiche engagierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beteiligt. Im GPS-Video ist Prof. Dr. Martin Frank zu sehen, der das Projekt an der RWTH einst gründete und es mittlerweile vom Karlsruher Institut für Technologie aus leitet. Prof. Dr. Christina Büsing hat inzwischen die Projektleitung am NRW-Standort Aachen inne. Verantwortlich für die ursprüngliche Lehrveranstaltung zur Modellierung war Dr. Christina Roeckerath, die Digitalisierung und das Teilen der Lehrvideos stammt von Dr. Markus Hirshman. Er studierte selbst Mathematik auf Lehramt an der RWTH und hat dort promoviert. Mittlerweile ist er am Institut für Wirtschaftswissenschaften in Aachen angestellt.

 

PERSÖNLICHE NUTZUNGSEMPFEHLUNG

Dr. Markus Hirshman: „Jede und jeder kann das Material nutzen, um sich selbst in der Mathematik weiterzubilden. Gerade im Übergang von der Schulmathematik zur Hochschul-Mathematik mit Bezug aufs Lehramt eignet sich das GPS-Video in besonderem Maße, um noch mal viele relevante Modelle zu erklären. Und dann geht der Kreislauf ja weiter: Nach der Hochschul-Mathematik kommt im Berufsalltag für viele wieder die Schulmathematik, dort kann das Video eingesetzt werden, um Mathe als lebensnah zu präsentieren. Schülerinnen und Schüler erhalten durch das Video die Antwort auf die Frage, warum sie zum Beispiel Geometrie oder die Sinus- und Cosinusfunktion brauchen.“

 

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