Mathematik > Lehrerfortbildungen > Mathematik: Modellieren und Simulation

Mathematik: Modellieren und Simulation

 
Quelle: Prof. H. Schwarze

In der Fortbildung werden zunächst zwei "Anwender" über die Bedeutung der Mathematik in ihrer Disziplin vortragen. Dann kommt der Geschäftsführende Leiter von KOMMS, dem Kompetenzzentrum für mathematische Modellierung in MINT-Projekten in der Schule zum Vortrag. Dort beschäftigt man sich neben der Projektarbeit mit Schülerinnen und Schülern und Fort- und Weiterbildung nun auch verstärkt mit der Forschung im Gebiet der Mathematischen Modellierung aus einer fachdidaktischen Perspektive.

Prof. Dr.-Ing. Stefan Hartmann, TU Clausthal, Institut für Technische Mechanik
Mathematik in der Technischen Mechanik


In diesem Beitrag wird aufgezeigt, welche Bedeutung die Mathematik im Studium des Ingenieurwesens, insbesondere der Forschung in der Technischen Mechanik, der Kontinuumsmechanik und der Numerischen Mechanik einnimmt. Dabei wird der Einfluss der Analysis und der Algebra aufgezeigt. Anwendungen schließen die Darstellung ab.

Prof. Dr.-Ing. Hubert Schwarze, TU Clausthal, Institut für Tribologie und Energiewandlungsmaschinen
Tribology meets Numerics


Die gesteigerte Leistungsdichte im Bereich der Computerhardware ermöglicht es, viele Vorgänge simulativ im Vorfeld zu untersuchen und somit die Qualität von Forschungsergebnissen zeiteffektiv abzuschätzen. Im Bereich der Tribologie, die sich mit den Phänomenen in geschmierten Friktionssystemen befasst (z.B. modernen Motoren), werden in der Regel die Navier-Stokes-Gleichungen zur Beschreibung von Strömungsphänomenen verwendet. Die Temperaturabhängigkeit der Prozesse wird durch zusätzliche (partielle) Differentialgleichungen für den Energieumsatz berücksichtigt. Durch einige vereinfachte Annahmen können damit Kennwerte zur Vorhersage der Betriebssicherheit von Schmierspaltgrößen, wie z.B. max. Druck, Schmiermitteldurchsätze oder minimale Schmierspaltweiten berechnet werden. Die numerische Lösung der Differentialgleichungen erfordert ein fundiertes Wissen aus dem Bereich der numerischen Mathematik zur Lösung der ingenieurwissenschaftlichen Problemstellungen.

Dr. Martin Bracke, Technische Universität Kaiserslautern
Mathematische Modellierung und Forschendes Lernen - Herausforderungen und Chancen


Zur Mathematischen Modellierung gibt es eine Menge Literatur und für sehr viele Inhalte der Schulmathematik existieren Fragestellungen mit zugehörigem Material, die spezielle Inhalte aufgreifen und für die Bearbeitung durch Schülerinnen und Schüler nahe legen. Auf der anderen Seite sind wir umgeben von zahlreichen spannenden neuen Fragestellungen, die zunächst unbekanntes Terrain darstellen und für die die Mathematische Modellierung sich als sehr nützliches und mächtiges Werkzeug auf dem Weg zu einer Lösung anbietet. Möchte man den Zugang zu einem solchen Problem und die Wahl der mathematischen Werkzeuge sehr offen halten, so entstehen mehrere Herausforderungen: Es ist per se nicht klar, welches Werkzeug am günstigsten ist und ohne eine gewisse Erfahrung kann man teilweise nicht einmal Komplexität und Zeitbedarf gut abschätzen. Im Schulalltag sind dies gute Argumente, eine sehr offene, nicht im Vorhinein auf bestimmte mathematische Inhalte ausgerichtete Herangehensweise auszuklammern. Auf der anderen Seite erschließt die Arbeitsform des Forschenden Lernens beim Lösen solcher offenen Problemstellungen ganz neue Lernpotentiale - gerade auch im Hinblick auf mathematische Kernfähigkeiten. Im Workshop werden nach einer Einführung praktische Beispiele aus der MINT-Projektarbeit in der Sekundarstufe I und II vorgestellt, wobei auch die Möglichkeit zu eigenen kleinen Experimenten gegeben ist. Abschließend werden auch organisatorische Gesichtspunkte und die wichtige Komponente der passenden Begleitung der Schülerinnen und Schüler in den Blick genommen.

Programm

09.30 - 09.45 Begrüßung
09.45 - 10.45 Mathematik in der Technischen Mechanik (Prof. Dr.-Ing. Stefan Hartmann)
10.45 - 11.15 Kaffeepause
11.15 - 12.15 Tribology meets Numerics (Prof. Dr.-Ing. Hubert Schwarze)
12.15 - 13.30 Mittag
13.30 - 14.30 Herausforderungen und Chancen, Teil 1 (Dr. Martin Bracke)
14.30 - 15.00 Kaffeepause
15.00 - 16.00 Herausforderungen und Chancen, Teil 2 (Dr. Martin Bracke)
16.00 - 16.30 Diskussion und Schlusswort

Anmeldung zum Materialiendownload

Benutzeranmeldung

Bitte geben Sie die auf der Lehrerfortbildung angegebenen Zugangsdaten ein, um auf die Materialien zu dieser Fortbildung zugreifen zu können.
Anmelden
 
Thema
Mathematik: Modellieren und Simulation
Veranstaltung KBS811040
Ort
Institut für Mathematik der TU Clausthal
Erzstraße 1
38678 Clausthal-Zellerfeld
Zeit
14. März 2018
9.30 Uhr bis 16.30 Uhr
Referenten
Herr Prof. Dr.-Ing. Stefan Hartmann,
Herr Prof. Dr.-Ing. Hubert Schwarze,
Herr Dr. Martin Bracke
Kontakt
Dr. Henning Behnke
Institut für Mathematik
Erzstraße 1
38678 Clausthal-Zellerfeld
Telefon: +49 5323 72-3183
Fax: +49 5323 72-2304
E-Mail: behnke@math.tu-clausthal.de

Sitemap  Kontakt  Datenschutz  Impressum
© TU Clausthal 2018