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Simulation
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Eine genaue Beschreibung des scheinbar so einfachen Sachverhaltes der Wurfbewegungen erweist sich als gar nicht so einfach. Interaktive Applets können durch die dynamische Darstellung der geometrischen Zusammenhänge das Verständnis jedoch erheblich erleichtern. Die Flugbahn eines Balles oder eines Steines gehören zu den alltäglichen Erfahrungen aller Schülerinnen und Schüler. Die zugrunde liegenden Wurfbewegungen und Bahnformen stellen dabei einen zentralen Aspekt der klassischen Mechanik dar. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Durch den spielerischen Umgang mit einem kleinen Simulationsprogramm werden Bewegungen im Uhrengerüst, die Relativität der Gleichzeitigkeit, die Zeitdilatation und die Längenkontraktion qualitativ veranschaulicht. Einstein widmete sich der Frage, wie man anhand seines Gedankenmodells vom Uhrengerüst zu einer Objektivierung und Strukturierung des komplexen Beobachtungsvorganges gelangt. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Mithilfe der `Simulation einer Wellenwanne` können vielfältige Wellenphänomene, die im Physikunterricht der Sekundarstufe behandelt werden, sehr anschaulich dargestellt werden. Die hier vorgestellte Software gewann beim bundesweiten Klaus Tschira Preis für Jugendsoftware 2003. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Unser Universum expandiert. Die Fluchtgeschwindigkeiten der Galaxien erscheinen uns um so größer, je tiefer sie von der Erde aus betrachtet in Raum und Zeit zurück liegen. Die Expansionsrate des Raumes wird durch die Hubble-Konstante beschrieben. Schülerinnen und Schüler können sich mithilfe des Simulationsprogramms `Redshift` als KosmologInnen betätigen und den Wert der Hubble-Konstanten selbst bestimmen. Diese Unterrichtseinheit ist ein weiterer Baustein zur Verwendung in der Reihe über Kosmologie, die mit der Unterrichtseinheit Entwicklung eines Sterns über das HRD (Hertzsprung-Russel-Diagramm) begonnen wurde. Sie beleuchtet sowohl Aspekte der Simulation als auch der Auswertung mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Simulationsumgebungen erlauben, Differenzialgleichungen und Differenzialgleichungssysteme näherungsweise zu lösen. Diese Unterrichtseinheit beschreibt einen möglichen Einstieg in die Nutzung verschiedener Simulationswerkzeuge am Beispiel des Lorenz-Systems. Geeignete Themen lassen sich ab Klasse 9 in nahezu allen Fächern (Informatik, Mathematik, Natur- und Gesellschaftswissenschaften) finden und im Unterricht mit großem Gewinn entsprechend aufbereiten. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Für den schulischen Kontext ist die Modellierung zur Schätzung eines Populationsbestandes ein geeignetes Beispiel, um mithilfe eines Realexperimentes und einer Simulationsumgebung den Prozess der Modellbildung und die Qualität von Modellen zu diskutieren. Diese Unterrichtseinheit liefert dafür neben der Beschreibung eines Realexperimentes (`Bonbons aus einem Eimer fischen`) eine kleine Simulation (`Wenn der Förster seine Hasen zählen will ... `), mit der die Schülerinnen und Schüler das Fang-Wiederfang-Verfahren zur Schätzung einer virtuellen Hasenpopulation selbstständig und explorativ durchführen können. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Die absoluten und relativen Häufigkeiten der Augensummen beim Werfen zweier Würfel werden mit dem Spiele-Klassiker Monopoly und der Excel-Simulation eines Zufallsexperimentes bestimmt. Wahrscheinlichkeitsrechnung und Stochastik erscheinen den Schülerinnen und Schülern in der Jahrgangsstufe 12 zunächst als willkommene Abwechslung zur `ewigen Kurvendiskutiererei`. Die Akzeptanz lässt jedoch schnell nach, da nur wenig als gegeben oder gar als Regel dingfest gemacht werden kann - Stochastik erscheint den Lernenden schnell als zu diffus. Ihr Trumpf ist dennoch die Realitätsnähe und der Bezug zum Alltag. So wurde in einem Grundkurs das gesamte Thema mit empirischen Untersuchungen zum Roulette sowie zu Karten- oder auch Brettspielen mit Würfeln (Monopoly) durchgespielt. Die Schülerinnen und Schüler erhielten ihre Arbeitsaufträge und die Excel-Datei zur Prüfung einer Hypothese durch Simulation von Zufallsversuchen über den virtuellen Klassenraum von lo-net, dem Lehrer-Online-Netzwerk. Material steht zum Download zur Verfügung.

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Die hier vorgestellten spielerischen Versuche zur Auftrennung gängiger Faserstift-Farben und die folgende wissenschaftlich exakte Identifizierung von Inhaltsstoffen gängiger Schmerztabletten mithilfe von Referenzsubstanzen sind der Garant für eine hohe Motivation der Lernenden. Das Material wird vom BMBF-Projekt Naturwissenschaften entdecken! auf Lehrer-Online zur Verfügung gestellt.

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Modellierung und Simulation dynamischer Systeme mit Beispielen aus Biologie, Chemie, Geographie, Medizin und Physik. Auch die ( mathematischen ) Grundlagen werden vorgestellt. Das Material dient zudem der Veranschaulichung / Anwendung von Themen aus dem Mathematik-Unterricht wie z.B. Exponential- und Logarithmusfunktionen, ..