Modellbildung und Simulation auf Grundlage der Programmiersprache Python

FachbereichInformatik
Leiter/inHerr Dr. Greiner (greiner[a]freiburg-seminar.de)
Zielgruppe (Klassenstufen)11 - 13
Terminnach Absprache, flexibel bei Terminen ab 17 Uhr*
Ort/RaumTechnische Fakultät der Universität Freiburg - IMTEK – Computerpool*
StatusDiese AG ist bereits häufig gebucht - entsprechend gründlich bitte den Zweit-/Dritt-AG-Wunsch überlegen!

Mathematische Grundlagen: Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen mit einem einfachen numerischen Zugang und graphische Darstellung. In Naturwissenschaft und Technik werden zahlreiche Phänomene und Vorgänge mit Hilfe von Modellen beschrieben. Dies lernen die Schüler z.B. im Physik-und Mathematikunterricht, indem sie Transferleistungen vom einen ins andere Fach erbringen. Das Modell wird in der Sprache der Mathematik gefasst. In zahlreichen Fällen wird es in Form eines Algorithmus in ein Computerprogramm überführt, es werden Ergebnisse berechnet und mit experimentellen Daten verglichen. Halten die Ergebnisse den Vergleich mit den im Experiment gemessen Werten stand, dann ist das ein Hinweis darauf, dass das Modell das betreffende Phänomen oder den Vorgang recht gut beschreibt.

Im Rahmen dieser AG soll die Vorgehensweise der Modellbildung mittels Analyse von Daten näher untersucht und zur Anwendung gebracht werden. Als Hilfsmittel hierzu schlage ich eine Programmierung in einer Pythonumgebung vor, die in fast allen Computersystemen implementierbar ist. Tabellarische Übersicht, nicht notwendigerweise chronologisch:

  • Grundlagen in der Programmiersprache Python
  • Anwendungen von Python in Numerik und graphischer Darstellung
  • Datenanalyse und Modellbildung:
    • Erfassung von Signalen im Computer und Visualisierung der Daten
    • Erstellung einfacher Modelle aus Zeitserien konstruierter und echter Daten, z.B. gerechnete Zeitserien linearer und nichtlinearer Oszillatoren, Räuber-Beute-Systeme, EKG-Daten, Zeitserien der Corona-Fallzahlen seit Ausbruch der Pandemie u.v.m. ist denkbar.

* Der Termin ist vorläufig. Der tatsächliche Termin der AG wird voraussichtlich Anfang September 2021 per E-Mail bekannt gegeben. Idealerweise könnte die AG im Computerpool des Instituts für Mikrosystemtechnik auf dem Campus der Technische Fakultät stattfinden. Dies bleibt jedoch zu klären.

Die Anmeldung für das Schuljahr 2021/2022 ist nun abgeschlossen.

Die Anmeldung für das Schuljahr 2022/2023 beginnt wieder im Frühjahr 2022.

  • ags/2021-2022/informatik/modellbildung-und-simulation-auf-grundlage-der-programmiersprache-phyton/start.txt
  • Zuletzt geändert: 12.04.2021 (09:20)
  • von Ingo Kilian