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Ameisenalgorithmen in der Schule

 

Hintergrund

Heutigen Informatiklehrerinnen und -lehrern stehen im Vergleich zu Lehrern anderer Unterrichtsfächer recht wenige Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Diese Arbeit will mit der Bereitstellung von neu ausgearbeiteten Unterrichtseinheiten einen Beitrag dazu leisten, diese Situation zu verbessern. Weiterhin soll mit dem Themengebiet Ameisenalgorithmen die Möglichkeit aufgezeigt werden, dass Informatikunterricht auf der einen Seite interessant und auf der anderen Seite zugleich niveauvoll sein kann. Seine Spannung nimmt das Thema mitunter aus den nahezu unglaublichen Fähigkeiten natürlich lebender Ameisen. Sein Anspruch basiert unter anderem auf der Notwendigkeit von dem biologischen Vorbild abstrahieren und das Verhalten natürlich lebender Ameisen für Informatikprobleme nutzbar machen zu müssen.

Aufgabenstellung

Fachdidaktische Bearbeitung des Themas.

Zusammenfassung/Abstract

In der Fachwissenschaft Informatik gibt es Ameisenalgorithmen seit mehr als 15 Jahren. Seit dem ersten Algorithmus Ant System hat sich dieses Gebiet rasant weiterentwickelt und heutzutage existieren zahlreiche Ameisenalgorithmen für viele theoretische und praktische Informatikprobleme. Der Ausgangspunkt eines jeden Ameisenalgorithmus ist die Beobachtung des Verhaltens natürlich lebender Ameisenkolonien. Am Ende steht ein Algorithmus, der das beobachtete Verhalten ein Stück weit nachahmt, um so ein konkretes Informatikproblem zu lösen. Diese spannende Verbindung zwischen Biologie und Informatik, zwischen dem Verhalten von natürlichen Ameisen und dem Verhalten ameisenartiger Agenten soll in dieser Arbeit Schülerinnen und Schülern nahe gebracht werden. Sie sollen erkennen können, wie die Informatik von den Ameisen lernt und wie das Gelernte dazu beiträgt konkrete Informatikprobleme zu lösen. Die Arbeit zeichnet dabei den Weg von den biologischen Grundlagen bis hin zum fertigen Ameisenalgorithmus nach und stellt dann zwei Unterrichtseinheiten vor, in denen die Schüler von Grund auf an das Themengebiet herangeführt werden. Der didaktische Schwerpunkt liegt auf einer praktisch-orientierten Vermittlung des Stoffes. In diesem Sinne wird mitunter ein neues Lernprogramm und ein Würfelspiel vorgestellt.

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Homepage ACO Metaheuristik(external link)

Betreuer

Prof. Dr. Ulrik Schroeder, Dr. Walter Unger(external link) (I1)


Created by Eva Altenbernd-Giani. Last Modification: Wednesday, 18. June 2008 15:53:19 by vandewater.