Eine Einführung in die Modellierung von Virusausbreitung und -eindämmung in der Gesellschaft
摘要
In diesem Beitrag werden drei verschiedene Modelle zur Simulation einer Virusausbreitung vorgestellt, die aus der Unterrichtspraxis von Mathematiklehrkräften entwickelt wurden. Diese beziehen sich auf ein Würfelmodell auf Papier, ein Würfelmodell in einem Rollenspiel und ein Modell mit Scratch. Das zentrale Ziel dieser drei Modelle ist es, die Schülerinnen und Schüler an die Entwicklung eigener Modellierungsprozesse heranzuführen und damit vielseitige Simulationen zu erproben (Kompetenz K3). Mathematisch beruhen alle Modelle auf dem SIR- bzw. dem SI-Modell der Epidemiologie. Dabei können sich die verschiedenen Modelle ergänzen, aber auch eigenständig eingesetzt werden. Die Schülerinnen und Schüler interpretieren hierbei unter der Leitidee „Daten und Zufall“ (Leitidee L5) eine Ansteckung als stochastisches Ereignis, und sie untersuchen, analysieren und hinterfragen Modelle und zugrunde liegende Annahmen. Sie können lernen, wie eine komplexe Situation durch das schrittweise Hinzufügen von Parametern im Modell erfasst werden kann, und sollen anschließend eigene Simulationen durchführen und entwickeln. Im Rahmen der Simulation mit Scratch interpretieren die Schülerinnen und Schüler die Resultate der Simulation als funktionale Zusammenhänge (Leitidee L4, Kompetenzen und Leitideen nach den Bildungsstandards der KMK 2023). Des Weiteren können die Schülerinnen und Schüler lernen, mathematische Zusammenhänge zu präsentieren und im Rahmen des Modellierungskreislaufs mathematische Ergebnisse im Sachkontext zu interpretieren.