Einführung in die Simulation dynamischer Systeme

Umweltsimulation mit Tabellenkalkulation

Lehrveranstaltung von Prof. Dr. Wolfgang Konen
 

 

Quellenangaben

Dieser Kurs basiert weitestgehend auf Materialien zu einem gleichlautenden Kurs, den Prof. Dr. Timm Grams (zusammen mit Dipl.-Ing. J. Grönert) an der FH Fulda entwickelt hat. Ich möchte an dieser Stelle ausdrücklich Herrn Grams danken für die Bereitschaft, sein didaktisch hervorragend aufbereitetes Material zur Verfügung zu stellen.

An einigen Stellen wurden Ergänzungen eingearbeitet:

Was soll ein Kurs über Umweltsimulation?

Wir kennen heute Computersimulationen aus ganz unterschiedlichen Bereichen: Der Stadtplaner ermittelt - will er Ärger mit dem Bürger vermeiden - eine günstige Variante der Verkehrslenkung erst einmal am Computer. Die Operateure eines Kraftwerks und die Lokführer des ICE lernen ihr Handwerk an Simulatoren. Ganze Fabriken haben vor ihrer Fertigstellung schon funktioniert, und zwar als Computermodell. Die Wettervorhersage ist in der heute erreichten Treffsicherheit ohne leistungsfähige Computer und ausgefeilte Simulationsprogramme undenkbar.

Mittels Simulation lassen sich schwer durchschaubare Zusammenhänge spielerisch erkunden. Sie ist eine ideale Lernhilfe. Sie erlaubt ungefährliche und preiswerte Experimente mit Modellen von hochkomplexen oder auch experimentell unzugänglichen Systemen wie beispielsweise den Ökosystemen und den Volkswirtschaften.

Der Kurs Einführung in die Simulation dynamischer Systeme – Umweltsimulation mit Tabellenkalkulation will zeigen, wie man auf einfachste Weise Umweltmodelle im Computer realisieren kann. Er wendet sich an alle, die Spaß daran haben, im Dialog mit dem Computer die Gesetze der Umwelt experimentell zu erkunden.

Es ist das Anliegen des Kurses, anhand zahlreicher praktischer Beispiele Verständnis für eine wissenschaftliche Herangehensweise beim Simulieren zu entwickeln. Denn die Simulation behandelt die Durchführung von (gedanklichen) Experimenten mit dem Hilfsmittel Computer oder mit anderen Hilfsmitteln, und es gibt eine lange wissenschaftliche Tradition darüber, wie man mathematisch-naturwissenschaftliche Experimente aufziehen muss, um nicht Trugschlüssen aufzusitzen.

 

Zielgruppe

Der Kurs wendet sich an alle, die etwas über die Methoden der Simulation erfahren wollen und die an einer soliden Argumentation in Umweltfragen interessiert sind. Besonders interessant für Studenten der Wirtschaftsinformatik, denn viele Beispiele behandeln die Simulation von ökonomischen und ökologischen Systemen. Aber auch Studenten anderer Studiengänge (z.B. Allgemeine Informatik, Technische Informatik), die sich für die wissenschaftliche Fundierung von Simulationen interessieren, möchte ich gerne ansprechen.

Voraussetzungen

Vom Teilnehmer werden allgemeine Mathematikkenntnisse, insbesondere der Zinseszinsrechnung, erwartet sowie Grundwissen im Umgang mit Computern. Für ein tiefergehendes Verständnis der mathematischen Zusammenhänge sind grundlegende Kenntnisse über gewöhnliche Differentialgleichungen hilfreich, die für die Simulation notwendigen Begriffe werden aber auch im Kurs phänomenologisch kurz eingeführt.

Ausbildungsziele

Erkennen der wichtigsten Prinzipien der Umweltdynamik. Wissen, wie Simulation funktioniert und was man damit erreichen kann. Kompetenz im Umgang mit dem Standardwerkzeug Tabellenkalkulation.

Ablauf und Begleitmaterial

Die Veranstaltung umfasst

Das Begleitmaterial des Kurses ist ein über das WWW zugänglicher

Umfang

Je nach Stoffauswahl und Vorbildung der Teilnehmer 2-4 SWS.

Medien

Overhead-Projektor. Wandtafel. Demonstrationsrechner. Rechnerarbeitsplätze für die Teilnehmer. Programme: Windows-Oberfläche und ein Tabellenkalkulationsprogramm - vorzugsweise Excel.

 

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© Timm Grams, 9.12.1999
© Wolfgang Konen, 23.04.2004