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Modellbildung und Simulation

Vorgehen

Ihr erarbeitet Euch eigenständig die theoretischen Grundlagen des neuen Themas "Modellbildung und Simulation".
Dazu findet ihr hier Verweise auf Webseiten mit guten Erklärungen sowie Aufgaben, die Euch durch den Prozess begleiten.
Parallel zur Erarbeitung erstellt ihr eine Dokumentation des Erlernten, die mindestens Folgendes enthält:

• Darstellung der Zusammenhänge
• Mindmap mit den wichtigen Begriffen
• Glossar: Verzeichnis der Begriffe inklusive ihrer Erklärungen
• Quellen

Bei der Medienwahl für die Dokumentation lasse ich euch vollkommene Freiheit. Meine Empfehlung ist aber eine Webseite oder ein Word-Dokument und ich rate eher von einem Blog ab (aber wenn jemand es ausprobieren möchte, ist es erlaubt).

Erklärungen

• Was ist ein Modell? (YouTube-Video)
• Kurze Einführung in die Modellierung und Simulation (YouTube-Video)
• Anwendungsgebiete von Modellen und Simulationen (YouTube-Video der Uni Graz)
• Einführung in die Modellbildung und Simulation dynamischer Systeme
• System, Modell und Simulation

Hinweise

• Denkt daran, dass es nicht erlaubt ist, Texte komplett zu kopieren und als seine eigene Kreation auszugeben (Plagiat). Man darf natürlich 2-3 Sätze kopieren und genauso wieder einfügen, sofern man die Zitierregeln einhält und die Quellen richtig angibt (siehe Richtig Zitieren).
• Zusammenfassungen werden lebendiger und einfacher zu lesen, wenn man sie mit Bildern unterstützt. Dabei müssen natürlich die Urheberrechte beachtet werden. Am sichersten ist es, Bilder von Wikimedia Commons zu nutzen (das mache ich zum Beispiel auch so für meine Webseite).

Aufgaben

Aufgabe 1

• Verschafft Euch zunächst einen Überblick über die Grundbegriffe unseres Themas und den Zusammenhang dazwischen:
  • System
  • Modell und Modellbildung
  • Simulation
• Klärt vor allem folgende wesentliche Fragen:
  • Was ist ein Modell? Welche Arten von Modellen gibt es? Wozu werden Modelle verwendet? Findet möglichst verschiedene Beispiele für Modelle, auch aus eurer Umgebung.
  • Was ist Modellbildung?
  • Was ist ein System? Was bedeutet dabei "dynamisch"?
  • Was ist eine Simulation? Warum werden Modellbildung und Simulationen überhaupt durchgeführt?

Aufgabe 2

  Modellbildungszyklus
• Beantwortet nun folgende Fragen:
  • Was sind die Unterschiede zwischen statischen und dynamischen einerseits und kontinuierlichen und diskreten Systemen andererseits?
  • Mit welchem Ziel und aus welchen Gründen werden Wachstumsprozesse modelliert und anschließend simuliert?
  • Was ist ein Wirkungsdiagramm und wie hängen die Begriffe "System" und "Wirkungsdiagramm" zusammen?
  • Was bedeuten die Begriffe "gleichsinnige bzw. gegensinnige Wirkung" sowie "eskalierender bzw. stabilisierender Rückkopplungskreis"?
  • Was sind Bestandsgrößen und Änderungsraten?

Aufgabe 3

• Im Modellbildungsprozess - siehe Abbildung rechts - wird im ersten Schritt durch Abstraktion (Idealisierung, Vereinfachung, Strukturierung) ein Modell eines Ausschnitts der Realtität erstellt. Dieser Prozessschritt (die eigentliche Modellierung) beinhaltet weitere Unterschritte: Wortmodell, Wirkungsdiagramm, Flüssediagramm, formales Modell.
   
  Findet heraus, worin diese Einzelschritte bestehen und wie man jeweils dabei vorgeht. Erstellt anschließend für das folgende Szenario das Wortmodell und das Wirkungsdiagramm:
  "Eine heisse Flüssigkeit wird in eine Umgebung mit niedrigerer Temperatur gebracht, sodass sie almählich bis auf Zimmertemperatur abkühlt."
   
• Wie wird wohl der Simulationsgraph dieses Szenarios aussehen? (Temperatur der Flüssigkeit pro Zeit)