Präsentation des Projektkurses Mathe/Informatik am Gymnasium St. Michael: Einblicke in das wissenschaftliche Arbeiten

Individuelle Förderung schreibt das Land als verpflichtendes Element der schulischen Ausbildung vor. Damit ist nicht nur die Förderung leistungsschwächerer, sondern auch das „Fordern“ leistungsstarker Schülerinnen und Schüler gemeint. Mit den Projektkursen gibt das Land NRW den Schulen die Möglichkeit, dieses in der Qualifikationsphase zu leisten und begabte Schülerinnen und Schüler zum wissenschaftlichen Arbeiten anzuleiten. Das Gymnasium St. Michael hat in diesem Schuljahr drei solcher Projektkurse eingerichtet, in den Fächerkombinationen Englisch/Sozialwissenschaften, Biologie/Chemie und Mathematik/Informatik.

Der Projektkurs Mathematik/Informatik unter der Leitung  von  Dr. Susanne Terveer wurde in Kooperation mit dem Sonderforschungsbereich 656 „Molekulare vaskuläre Bildgebung“ der Universität Münster durchgeführt.  Hier arbeiten Wissenschaftler aus Medizin, Physik, Mathematik, Biologie und Informatik interdisziplinär zusammen und entwickeln neue bildgebende Verfahren, die einen Blick ins Herz ermöglichen. Erst mit Hilfe der Mathematik wird z.B. bei der Computer-tomographie aus der Flut von Messdaten ein Bild. Frau Terveer konnte den Unidozenten Dr. Frank Wübbeling gewinnen, gemeinsam mit ihr die komplizierte Forschungsmathematik auf Schulniveau herunterzubrechen und damit in mehreren Workshops für die Schüler zugänglich zu machen.

Am letzten Mittwoch wurden die Ergebnisse der Schülerforschungen in einer offenen Veranstaltung in der Aula präsentiert. Eingeladen waren neben den Oberstufenschülern auch interessierte Kollegen und die Eltern der präsentierenden Teilnehmer des Kurses. Sie konnten beeindruckende Ergebnisse der anstrengenden Arbeiten der Schülerinnen und Schüler erleben:

Carmen Viktoria Meyer stellte die Entwicklung und Funktionsweise der Computertomographie  vor und veranschaulichte, dass die Bilderstellung mathematisch das „Lösen riesiger Gleichungssysteme“  bedeutet. Malte Dresen erläuterte dann zwei numerische Verfahren, mit denen diese Gleichungssysteme durch Computereinsatz in akzeptabler Zeit gelöst werden können.

Hendrik Kleikamp widmete sich der Bildregistrierung: Wie kann der Mediziner die durch den Computer zur Verfügung gestellten Bilder nun vergleichen? Mittels Transformationen und verschiedenen „Distanzbegriffen“ nähert Hendrik sich Optimierungsverfahren an, die weit über den regulären Schulstoff hinausgehen.

Neben diesem forschungsnahen Thema beschäftigte sich der Projektkurs aber auch noch mit weiteren interessanten Fragestellungen: Lisa Colbatzky erläuterte, warum es beim „Travelling Salesman Problem“ (Problem des Handlungsreisenden) selbst unter Einsatz von Rechnern bis heute keine echte Lösung gibt. In ihrer Arbeit beschäftigte sie sich dann mit Verfahren, die nach einer optimalen Lösung suchen. Da Lisas Arbeit weit über die Anforderungen eines Projektkurses hinausgeht, wird ihre Projektarbeit als „Besondere Lernleistung“ im Abitur gewertet.

Markus Boch hat sich den schönen Seiten der Mathematik gewidmet und die Mathematik der Fraktale untersucht, um damit die Ordnung der Natur zu erklären. Er hat es geschafft, durch wunderschöne Bilder und spannende Erzählungen zur Geschichte der Fraktale und der Chaostheorie die meist doch trockene Mathematik lebhaft werden zu lassen.

Schließlich haben Fabian Rensing

und Benedikt Bartscher

eindrucksvoll erläutert, wie man die GPS-Sensoren moderner Smartphones nutzt, um praktische Apps zu programmieren: Fabian führte seine GPS-Wecker-App vor, die den Nutzer in Bus oder Bahn positionsabhängig weckt und Benedikts App berechnet den Flächeninhalt durch fortlaufend aktualisierten Messungen von durchschrittenen Gebieten. In beiden Vorträgen wurde klar, dass App-Entwicklung keine Spaziergang, sondern eine hochkomplexe Angelegenheit ist. 

Noch sind nicht alle Projektarbeiten abgegeben, doch es hat sich klar gezeigt, wie wichtig ein solcher Projektkurs für begabte Schülerinnen und Schüler ist: Auch sie müssen einmal erleben, was es heißt, sich zu „quälen“, um ein Problem zu lösen,  an seine  Grenzen zu kommen und mit Frust umzugehen. Dazu kommt noch der Termindruck für die Abgabe der Arbeit und die Fertigstellung der Präsentation, den man hier im geschützten Umfeld „Schule“ erlebt. Auch die Präsentation selber – sich und sein Thema „verkaufen“ – will gelernt sein. Das gehört zu den modernen Soft-Skills, auf die es heute ankommt.  Ein ehemaliger Kollege bemerkt aus seiner Perspektive zum gelungen Nachmittag: „den Stellenwert solch einer Präsentation für die berufliche Zukunft der Schüler kann man nicht hoch genug veranschlagen.“