Modellbildungssysteme

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"Modellbildungssysteme oder Modellbildungsprogramme sind spezielle Arbeitsumgebungen auf dem Computer, mit denen man physikalische und biologische, chemische, soziologische, ... Modelle konstruieren, durchrechnen und die Ergebnisse darstellen kann." [1]

Sie können das Verhalten der untersuchten Größen durch numerische Näherung bestimmen, sodass keine exakten Lösungen nötig sind. Für den Anwender entsteht so der Vorteil, dass er sich ganz auf die Darstellung der Zusammenhänge konzentrieren kann und sich nicht um die komplizierten exakten Lösungsverfahren kümmern muss. Durch den Einsatz von Modellbildungssystemen können Unterrichtsthemen erweitert und vermehrt realistische Probleme behandelt werden. [2]

Rettich [3] betont, dass durch das Arbeiten mit Modellbildungssystemen der in Bildungsplänen festgehaltenen Forderung nach übergreifendem Denken in Zusammenhängen nachgekommen werden kann. Der Nutzer muss zunächst erfassen, welche Zusammenhänge zwischen den einzelnen Objekten bestehen. Das so entwickelte Modell wird in das Modellbildungssystem eingegeben und dann damit simuliert. Durch Vergleich der Simulationsergebnisse mit den realistischen Daten kann der Anwender seine Theorie überprüfen und gegebenenfalls korrigieren. Das Denken in Zusammenhängen wird so gefestigt. Zudem kann durch Modellbildungssysteme das Verständnis der differentiellen und der integralen Betrachtungsweise gefördert werden.

Verschiedene Modellbildungssysteme [4]

Modus:

  • für die Ausbildung entwickelt
  • Vorteile: deutsche Benutzerführung; auf das Nötige für die Schule begrenzt
  • Nachteile: nutzt Rechnerleistung bei Weitem nicht aus; nicht weiterentwickelt

Powersim:

  • professionelles Windows-Programm in englischer Sprache
  • Nachteile: volles Datum für die Beschriftung der Zeitachse; alle Größen mit Einheiten
  • Vorteil: gute grafische Darstellung der Modelle und Schaubilder

Stella:

  • professionelles Windows-Programm in englischer Sprache
  • Vorteil: rechnet mit und ohne Einheiten
  • Nachteil: Bestandsgrößen und Änderungsraten können standardmäßig nur positive Werte annehmen

Moebius

Dynasys

  • professionelles Windows-Programm mit deutscher Benutzerführung
  • Vorteil: nutzt die Rechnerresourcen sehr gut aus
  • Nachteil: grafische Darstellung der Modelle lässt sich weder vergrößern noch verkleinern

Literatur

  1. Schecker, Horst P. (1998): Physik - Modellieren. Naturwissenschaftliche Reihe. Stuttgart: Klett
  2. Landesinstitut für Erziehung und Unterricht Stuttgart (2002): Neue Medien im Mathematikunterricht. Verfügbar unter: http://mandel0.de/dokumente/nimu.pdf
  3. Rettich, Mathias: Modellbildungssysteme: Pädagogische und didaktische Ziele. Verfügbar unter: http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/physik/gym/nm/modelle/dynasis/Dynasys.pdf
  4. Rettich, Mathias: Modellbildungssysteme: Pädagogische und didaktische Ziele. Verfügbar unter: http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/physik/gym/nm/modelle/dynasis/Dynasys.pdf