Das Projekt Schule@DecisionTheatreLab möchte Schüler*innen und Wissenschaftler*innen zusammenbringen, um wichtige gesellschaftliche Fragen, wie z. B. nachhaltige Mobilität oder die Ausbreitung von Infektionskrankheiten, mit Hilfe von anwendungsbezogener Mathematik zu untersuchen. Im gegenseitigen Austausch entsteht ein neues Format der Wissenschaftskommunikation, bei dem beide Seiten voneinander lernen: Schüler*innen gewinnen spannende Einblicke in aktuelle Mathematikforschung und die Wissenschaft profitiert von den Rückmeldungen der Schüler*innen und Praxisexpert*innen.
Hintergrund
Unsere Welt wird immer komplexer, die Digitalisierung schreitet voran, tagtäglich werden immer größere Datenmengen produziert. Wie kann die Mathematik diese Daten nutzen, um große Herausforderungen unserer Gesellschaft zu bewältigen oder zum Fortschritt beizutragen? Während die COVID-19-Pandemie auf mathematische Modellierung in der Epidemiologie aufmerksam gemacht hat, ist die Relevanz von Mathematik und mathematischer Modellierung bei vielen anderen gesellschaftlichen Frage- und Problemstellungen weniger bekannt. Doch mathematische Modellierungen finden sich überall; von der Schmerzmittelentwicklung über die Verbesserung von Solarzellen bis hin zu Evakuierungsplänen oder der Transformation zu nachhaltiger Mobilität.
Unser Konzept Schule@DecisionTheatreLab
Das Projekt möchte Schüler*innen die spannende und faszinierende Forschung der anwendungsorientierten Mathematik näherbringen, Hemmschwellen gegenüber der Mathematik und Wissenschaft abbauen und ein größeres Verständnis für die Bedeutung von Mathematik für unsere Gesellschaft und Zukunft wecken.
Schule@DecisionTheatreLab kombiniert zwei existierende Formate der Wissenschaftskommunikation – “School Lab” und “Decision Theatre” und entwickelt daraus ein neues, interaktives Format, mit dem Schüler*innen erste Einsichten in die anwendungsorientierte Mathematikforschung erhalten.
In School Labs (Workshops) geben Mathematiker*innen erste Erklärungen und Anleitungen für die Entwicklung mathematischer Modellierungen und deren Anwendung auf relevante Fragen der Gesellschaft.
Im Decision Theatre können Schüler*innen bei der Diskussion von Themen, wie z. B. nachhaltige Mobilität oder die Ausbreitung von Infektionskrankheiten, mit mathematischen Modellen experimentieren. In mehreren Szenarien stellen sie verschiedene Maßnahmen zusammen, wie z. B. Fahrverbote und den Ausbau von Fahrradinfrastrukturen bei der Mobilität oder verschiedene Maßnahmen bei Infektionskrankheiten. Die unterschiedlichen Auswirkungen dieser Maßnahmen auf die Gesellschaft und die Zukunft können sie anschließend mithilfe interaktiver Visualisierung auf großen Bildschirmen nachverfolgen und diskutieren.
Dies soll das Bewusstsein und das Verständnis um die Vielfalt an Entscheidungsmöglichkeiten fördern und einen Mitbestimmungsprozess aktivieren.
Die Schüler*innen erleben somit vielfältige Realitätsbezüge der Mathematik und sammeln in einer experimentierfreudigen Umgebung praktische Erfahrungen. Gleichzeitig wird die Relevanz von mathematischer Modellierung auf Entscheidungsprozesse beleuchtet. Denn die Prognosen, die aus mathematischen Modellierungen entstehen – wie beispielsweise in der Corona-Pandemie häufig zu sehen – können großen Einfluss auf Maßnahmenkataloge haben, die von Politik und Wirtschaft für die Bevölkerung beschlossen werden.
Wissenschaft im Dialog mit Schüler*innen
Durchgeführt werden die Decision Theatres am Zuse-Institut Berlin mit Schüler*innen der Jahrgangsstufen 10-12.
Für die Wissenschaft soll das Projekt die Möglichkeit bieten, aus der Perspektive der Schüler*innen zu lernen. Die Modellierung zu wichtigen gesellschaftlichen Fragestellungen ist ein relativ neues Forschungsgebiet und Details der Modellierung sind oft, vergleichbar mit der Modellierung von komplexen physikalischen Systemen, nicht ganz klar. Neue Ideen aus dem täglichen Leben und Rückmeldungen dazu, welche Aspekte als wichtiger oder weniger wichtig angesehen werden, können bei der Verbesserung von Modellen eine große Rolle spielen. Das Projekt möchte also Wissenschaftskommunikation in zwei Richtungen ermöglichen: Einerseits Schüler*innen Mathematik näherbringen und andererseits eine Methode entwickeln, die es ermöglicht praktische Perspektiven in die mathematische Modellierung aufzunehmen.
Einblick in unser Decision Theatre zu Epidemie-Ausbrüchen
Mathematik Workshop
© Per Jacob Blut
Informatik Workshop
© Per Jacob Blut
Decision Theatre
© Per Jacob Blut
Zum Thema „Epidemie-Ausbrüche unter der Lupe: Ein Decision Theatre zu Infektionsausbreitung“ haben Schulklassen derzeit die Möglichkeit ans ZUSE-Institut Berlin zu kommen. Ihr Besuch ist in drei Abschnitte unterteilt.
Im Mathematik-Workshop lernen die Schüler*innen wie man Epidemien modelliert und berechnen Infektionswahrscheinlichkeiten.
Unser Informatik-Workshop begrüßt Teilnehmende ohne Programmiererfahrung. Im Rahmen einer agentenbasierten Simulation, welche die Ausbreitung von Infektionen veranschaulicht, verwenden die Schüler*innen eine blockbasierte Programmiersprache um das Simulationsmodell progressiv zu verfeinern.
Das Herzstück des Projekts ist das Decision Theatre. Durch interaktives Experimentieren mit einem mathematischen Modell erstellen Schüler*innen mögliche Szenarien von Epidemieausbrüchen und simulieren anhand ihrer Erkenntnisse soziale und politische Entscheidungsprozesse, in dem sie Maßnahmenpakete beschließen.
Folgendes Video zeigt einige Eindrücke von Schüler*innen einer 11. Klasse, die am “Decision-Theatre-Tag” teilgenommen haben:
Events, Publikationen und Schulmaterialien
Themen des Forschungszentrums der Berliner Mathematik MATH+
Die Themen für die mathematischen Modellierungen bei Schule@DecisionTheatreLab kommen aus den Forschungsprojekten des Exzellenzclusters MATH+. Ein zentraler Fokus der Forschenden von MATH+ liegt auf der Förderung anwendungsorientierter Mathematik durch die Zusammenarbeit mit anderen wissenschaftlichen Disziplinen. Gemeinsam streben sie Fortschritte bei wichtigen gesellschaftlichen Fragen und in einer Vielzahl von Anwendungsfeldern an, stets dem Motto folgend:
„Mit Mathematik die Welt verändern!“
Zu folgenden Themen der MATH+ Forschungsfelder wurden Decision Theatres aufgestellt:
Nachhaltige Mobilität
Wie wollen wir uns in Zukunft fortbewegen? Ob Fahrrad, S-Bahn oder Auto – jeden Tag treffen wir Entscheidungen, wie wir uns fortbewegen. Doch wie könnte die Mobilität von morgen aussehen? Und wie helfen mathematische Modelle dabei, künftige Mobilitätsentwicklungen zu simulieren? In unseren interaktiven Workshops erfahrt ihr, wie sich das Mobilitätsverhalten in einer Großstadt modellieren lässt. Im Decision Theatre experimentiert ihr selbst mit einem mathematischen Modell, entwerft Zukunftsszenarien und diskutiert konkrete Maßnahmen für eine nachhaltige Mobilität, ganz nach eurer Vision.
Epidemie-Ausbrüche unter der Lupe: Die Dynamik der Infektionsausbreitung
Stellt euch vor, ihr seid politische Entscheidungstragende am Anfang einer neuen Epidemie und müsst Maßnahmen beschließen. Wie können mathematische Modelle euch bei eurer Entscheidung unterstützen?
In unserem Workshop lernt ihr, wie man Epidemien modelliert und Infektionswahrscheinlichkeiten berechnet. Im Decision Theatre experimentiert ihr mit einem mathematischen Modell, erstellt mögliche Szenarien von Epidemieausbrüchen und diskutiert geeignete Maßnahmenpakete.
Förderung durch die Berlin University Alliance (BUA)
Das Projekt Schule@DTL wird von der Berlin University Alliance (BUA) im Rahmen der Ausschreibung Experimentallabore für Wissenschaftskommunikation für drei Jahre bis Ende Juni 2024 gefördert.
Mathematik-Didaktik und sozialwissenschaftliche Perspektive
Beide Kommunikationsformate werden aus mathematik-didaktischer und sozialwissenschaftlicher Perspektive, hier zu den Schwerpunkten Diversity und Gender Equality, begleitet, vergleichend untersucht und dadurch kontinuierlich verbessert.
Um die Formate nachhaltig in den Schulen anzusiedeln, werden auch Lehramtsstudierende der Mathematik miteinbezogen, die über das Projekt Schule@DTL Inspirationen für ihre zukünftige Unterrichtstätigkeit gewinnen können.
Wissenschaftler*innen und Mitarbeiter*innen der drei großen Berliner Universitäten (Freie Universität, Humboldt-Universität und Technische Universität) arbeiten gemeinsam am Projekt Schule@DecisionTheatreLab. Das Team ist in folgende Aufgabenbereiche aufgeteilt:
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- Decision Theatre / Sprecherin: Dr. Sarah Wolf, FU Berlin
- Teaching and Learning: Dr. Luise Fehlinger, HU Berlin
- Diversity: Prof. Dr. Heike Solga, FU Berlin
- Gender Equality: Dr. Anina Mischau, FU Berlin
- Wissenschaftliche Projektkoordination: Estela Gretenkord, TU Berlin, MATH+
- Kommunikation und PR: Beate Rogler, TU Berlin, MATH+
Studierende und Doktorand*innen verstärken unser Team:
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- Sinah Gürtler, Doktorandin, FU Berlin
- Alicia Jokisch, Wissenschaftliche Mitarbeiterin, TU Berlin
- Jannis König, Student, FU Berlin
- Christoph Lieben, Doktorand, HU Berlin
- Nina Samani, Studentin, FU Berlin
- Karolin Stiller, Studentin, FU Berlin
- Joshua Wiebe, Doktorand, FU Berlin, MATH+
Frühere Team-Mitglieder:
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- Malika Tokpanova, FU Berlin
- Xueyi Guo (02/2022 – 04/2023) TU Berlin
- Ariane Beier (10/2021 – 03/2023), TU Berlin, MATH+
Wissenschaftliche Koordination - Linda Tillert (10/2021 – 07/2022) FU Berlin, MATH+
Kontakt
- Sprecherin: Dr. Sarah Wolf
- Koordination: Estela Gretenkord
- Presse- und Öffentlichkeitsarbeit: Beate Rogler
- Anmeldung von Schulklassen für das Decision Theatre: dt@mathplus.de
Links
- Film-Portrait Sarah Wolf über das Mobilitätsmodell und das Decision Theatre (MATH+ YouTube Kanal, BUA-Produktion)
- Film: Interview mit Sarah Wolf zum the Decision Theatre (Futurium, MATH+)
- Berliner Tagesspiegel: Was bringt die Zukunft?: Nachhaltigkeit, die sich rechnet.
Die ökologische Wende gestalten: Mathematikerin Sarah Wolf analysiert agentenbasierte Modellierung für Nachhaltigkeitsfragen (Feb. 2021)