„Windy Cities“ - Einbindung aktueller Forschungsthemen der angewandten Mathematik in den Schulunterricht

„Windy Cities“ – Einbindung aktueller Forschungsthemen der angewandten Mathematik in den Schulunterricht

Posted 12. November 2020

Die Energiewende stellt die Gesellschaft vor große Herausforderungen, bei deren Lösung die Mathematik wesentliche Beiträge leistet. Eine an der Hochschule für Technik Stuttgart entwickelte Lehrerhandreichung für das neue Profilfach Informatik, Mathematik, Physik (IMP) macht dies nun auch für den Schulunterricht greifbar.

Im Rahmen der heutigen Energiewende spielt Windkraft eine große Rolle. Die meisten Ansätze sehen hierbei aus Effizienzgründen große Windparks vor, von welchen aus der Strom über lange Strecken verteilt werden muss. Aber was wäre, wenn wir die Windenergie direkt vor Ort nutzen könnten? Wenn also statt großer Windparks mit langen Stromleitungstrassen kleine, verteilte Windradsysteme in den Städten selbst einen Teil der Energieversorgung abdecken würden? Das ist die Idee hinter „Windy Cities“, einem staatlich geförderten Forschungsprojekt der Hochschule für Technik Stuttgart (HFT), in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart und der Hochschule Esslingen.

Forschung und Schulunterricht – ein Brückenschlag

Ob und unter welchen Bedingungen die Energiegewinnung über Kleinwindkraftanlagen in Städten erfolgreich durchgeführt werden könnte, daran wird derzeit interdisziplinär an der HFT Stuttgart geforscht. Dabei leistet die angewandte Mathematik einen wesentlichen Beitrag zu den Projekten, die von der Simulation und Visualisierung, der Entwicklung neuer Energiespeichertechnologien, den Tests von Prototypen, bis hin zu einem intelligenten Lastmanagement, reichen.
Als forschungsstarke Hochschule hat sich die HFT Stuttgart aber nicht allein dem Transfer der Forschungsergebnisse in die Wirtschaft verschrieben, sondern sieht auch eine gesellschaftliche Verpflichtung darin, die zunehmende Bedeutung der Mathematik herauszustellen und dies vor allem auch der jüngeren Generation zu vermitteln. Daraus entstand die Idee, eine Broschüre mit Lerneinheiten zum Profilfach IMP zu entwickeln, die den Bezug zwischen Elementen des IMP-Bildungsplans und aktueller Forschung herstellen soll

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Das Thema „Windy Cities“ bietet einen thematisch passenden und gesellschaftlich hochaktuellen Sachkontext. Die Broschüre gliedert sich in vier Lerneinheiten, die jeweils eine thematische Einführung, Aufgabenblätter sowie zugehörige Lösungen umfassen. Schüler/innen erhalten beim Bearbeiten der Arbeitsblätter einen Einblick in aktuelle Fragestellungen und einen Eindruck zur Relevanz der Fächer und eingesetzten Methoden. Durch die Kombination von Themen der Physik, Mathematik, Informatik und weiterer Fächer spiegeln die Lerneinheiten den interdisziplinären Ansatz des Projekts „Windy Cities“ idealtypisch wider.

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Mathematik studieren an der HFT Stuttgart

„High-Tech = Math-Tech“ – diese prägnante Formel macht deutlich: Gut ausgebildete Mathematiker/innen sind für moderne, innovative (Industrie-)Unternehmen unentbehrlich. Die HFT Stuttgart bietet als einzige Hochschule für angewandte Wissenschaften in Baden-Württemberg einen anwendungsorientierten Bachelor- und Master-Studiengang Mathematik an. Dort lernen die Studierenden wie man mathematische Probleme in der Praxis identifiziert, analysiert und in formalen Modellen abbildet