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Vier Tage, drei Nächte: Mathe für besonders begabte Schüler

25.07.2001 - (idw) Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Einen völlig neuen Weg der Zusammenarbeit zwischen Schule und Hochschule hat das Mathematische Institut der Universität Würzburg beschritten: Vom 3. bis 6. Juli 2001 fanden erstmals Projekttage zur Förderung mathematisch besonders begabter Schülerinnen und Schüler aus unterfränkischen Gymnasien statt. 46 Teilnehmer aus 35 Gymnasien bearbeiteten in Gruppen mathematische Problemstellungen. Betreut wurden sie von Professoren und Dozenten des Instituts.

Die Schüler sollten unter anderem die Mathematik als Wissenschaft mit hoher Bedeutung für den Alltag kennen lernen und aus erster Hand etwas über die Tätigkeit von Mathematikern erfahren.

Sie verbrachten vier Tage gemeinsam an der Universität und übernachteten zusammen in der Tagungsstätte "Klaus-von-Flüe" in Schwarzach. Diese "Isolation" von der Welt stellte die Grundlage dar, um mit Gleichgesinnten in die Welt der Mathematik eintauchen und sich fast ausschließlich auf ein mathematisches Thema konzentrieren zu können.

Das Projekt wurde von der Volkswagen-Stiftung (Hannover) mit 20.000 Mark finanziell unterstützt. Es verfolgte das Ziel, jungen Menschen die Mathematik als ein interessantes Studienfach näher zu bringen. Die Veranstaltung sollte auch Schlüsselqualifikationen vermitteln, wie etwa:

* konzentriertes Arbeiten an einer einzigen mathematischen Problemlösung,
* Auffinden und Beurteilen verschiedener Lösungswege,
* sinnvoller Einsatz neuer Technologien,
* öffentliches Präsentieren zentraler Ergebnisse in einer vorgegebenen Zeit,
* Erstellen eines schriftlichen Berichts über die Problemlösung.

Die Organisatoren hatten die Schülergruppen bereits vor den Projekttagen zusammengestellt, wobei sie unter anderem auf ein ausgewogenes Verhältnis von Jungen und Mädchen achteten. Die Gymnasiallehrer Albrecht Kliem und Christine Streib begleiteten das Projekt.

Die sieben Schülergruppen bearbeiteten Problemstellungen aus der reinen und der angewandten Mathematik. Die Veranstalter hatten im Vorfeld Unternehmen angesprochen und von diesen einige aktuelle Problemstellungen aus dem Firmenalltag bekommen.

Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Christian Klingenberg gab eine Prognose über die Euro-Wechselgeldbestückung einer Filiale des Modeunternehmens S.Oliver am 2. Januar 2002 ab. Unter der Leitung von Prof. Dr. Hans-Georg Weigand und Jürgen Roth bearbeitete eine andere Gruppe ein Problem der Metallkonstruktionsfirma Mero. Diese war an einer Berechnungsmethode interessiert, mit der Architekten beliebig geformte Dachentwürfe mit gleich großen Glasscheiben realisieren können.

In der Projektgruppe von Dr. Richard Greiner ging es um die Frage nach der optimalen Verpackung von Tennisbällen. Dr. Andreas Schuster fragte nach den kürzesten Wegen bei der Taxifahrt in einer Großstadt, die Gruppe von Prof. Dr. Jürgen Appell modellierte die Form des Weltalls. Der Diplom-Mathematiker Jürgen Grahl untersuchte Funktionen zweier Veränderlicher, und Prof. Dr. Manfred von Golitschek glättete Kurven und Flächen mit Methoden der angewandten Mathematik.

Die Erkenntnisse aus dieser Veranstaltung waren laut Prof. Weigand für die Dozenten des Mathematischen Instituts hoch interessant und teilweise überraschend. Hierzu berichtet Weigand in chronologischer Reihenfolge:

1. Tag - Ernüchterung
"Am Abend des ersten Tages war bei vielen Schülern eine Ungewissheit zu spüren, ob man der Problemstellung gewachsen sei. Die Unterschiede in der mathematischen Sprachkompetenz von Dozenten und Schülern traten deutlich hervor, es machte sich Erschöpfung ob der ungewohnt langen Zeit der ausschließlichen Beschäftigung mit Mathematik und Frustration ob des Mangels an eigenem mathematischen Wissen bemerkbar. Der Abend war dann für manche dazu da, sich gegenseitig Trost zu spenden, aber auch neidisch auf andere Gruppen zu schauen, die mit ihrem Gruppenleiter und Thema offensichtlich eher zufrieden waren als andere. Den Abend rundete ein mathematischer Vortrag von Prof. Dr. Köhler zum Thema "Uraltes und modernes aus der Zahlentheorie" ab.

2. Tag - Aufhellung
Der zweite Vormittag war zunächst dem Aushandeln einer gemeinsamen Verständnisbasis und Wissensebene zwischen Dozenten und Teilnehmern gewidmet. Isolierte Lösungsversuche von Teilproblemen vermittelten erste Erfolgserlebnisse, gleichzeitig erschien bei vielen aber eine Lösung des behandelten Problems noch in fast unerreichbarer Ferne. Am Nachmittag nahmen dann aber bereits einige Schülergruppen das Angebot zu einem Stadtrundgang mit Besuch des Hofgarten-Weinfestes nicht wahr und arbeiteten lieber an der Problemstellung weiter. Am Abend herrschte eine entspannte Atmosphäre, die Teilnehmer identifizierten sich mehr und mehr mit "ihrem" Problem, hatten es "lieb gewonnen". Die abendlichen Gespräche drehten sich fast ausschließlich um die Projekte, die Probleme und vorgesehenen Tätigkeiten am nächsten Morgen.

3. Tag - Begeisterung
Dies war der arbeitsintensivste Tag. Ideen für Problemlösungen wurden gesammelt, diskutiert, Teillösungen in einzelnen Gruppen weiter verfolgt. Eine Lösung des Problems kristallisierte sich - meist mit etwas Nachhilfe der Betreuer - deutlicher heraus. Parallel dazu mussten jetzt noch Präsentation und schriftlicher Bericht vorbereitet werden. Der Tag war von unglaublicher Hektik geprägt. Alle verfügbaren Laptops wurden am Abend in die Unterkunft mitgenommen und alle Gruppen arbeiteten bis spät in die Nacht an der Präsentation. Alle Gespräche drehten sich nur noch um DAS Problem, um die oder eine Lösung und die Präsentation. Die Angst nahm zu, mit Problemlösung und Präsentation nicht rechtzeitig fertig zu werden.

4. Tag - Erleichterung
Der Vormittag war der Aufbereitung der 15-minütigen Präsentation und dem Fortschreiben des vier- bis achtseitigen Berichts gewidmet. Das Verwenden elektronischer Präsentationsprogramme ist mittlerweile auch bei Schülern obligatorisch. Alle Dozenten waren von der Art der Präsentation beeindruckt. Es war nicht nur die technische Aufbereitung, sondern vor allem das exakte Einhalten des Zeitrahmens von 15 Minuten, das Herausstellen der zentralen Ergebnisse, das Vermeiden von - langatmigen - Nebenüberlegungen und schließlich das selbstbewusste Auftreten der Gruppenmitglieder, was die Zuhörer beeindruckte. Offensichtlich können vier Tage Beschäftigung mit einem mathematischen Problem das Selbstbewusstsein der Problemlöser doch ganz erheblich steigern."

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