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Arbeitsgruppe wissenschaftliche Weiterbildung - AGWW
Ein Verbund hessischer Hochschulen
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Forum Mathematik an Fachhochschulen

Einladung:
Die Bedeutung mathematischer Methoden und Begriffsbildungen in allen Bereichen von Wissenschaft und Technik, Wirtschaft und Gesellschaft wächst ständig. Der Bedarf an mathematischem Wissen steigt sowohl quantitativ wie qualitativ, etwa hinsichtlich Modellierung, Komplexität, Abstraktion und Interdisziplinarität. Diesem Bedarf gerecht zu werden, ist auch eine Aufgabe der Fachhochschulen sowohl in Lehre als auch in Forschung.

Das Seminar bietet ein Forum, um fachliche, didaktische, organisatorische und auch hochschulpolitische Fragen zu diskutieren, die das Fach Mathematik betreffen sowie Erfahrungen und Ideen auszutauschen. Auf dem Programm stehen jeweils Fachvorträge zu verschiedenen mathematischen Themen, die Vorstellung didaktischer Konzepte, die Beschreibung von Forschungsprojekten, historische Übersichtsvorträge sowie Diskussionen über das Fach Mathematik betreffende Themen.

Übergreifendes Ziel ist die Bildung eines Netzwerks derjenigen, die an hessischen Fachhochschulen im Fach Mathematik lehren sowie eine Förderung der Zusammenarbeit in diesem Bereich anstreben.

Programm/Seminarablauf:

Dienstag, 20.09.2011
10:00 Uhr Begrüßung, Vorstellungsrunde
10:15 Uhr  Matthias Gundlach (Technische Hochschule Mittelhessen)
Das entropische Prinzip der natürlichen Selektion
Populationen sich reproduzierender Entitäten sind durch intrinsische Heterogenitäten gekennzeichnet, die sich durch die sogenannte entropische Entropie messen lassen. Diese Größe wird in dem Vortrag vorgestellt und gezeigt, wie sich mit dieser die Ergebnisse von Selektionsprozessen zwischen zwei konkurrierenden Populationen vorhersagen lassen und so ein allgemeines Richtungsprinzip der Evolutionstheorie aufgestellt werden kann. Dazu wird ein auf Methoden der Statistischen Mechanik und der Diffusionstheorie basierender Formalismus vorgestellt und erläutert, wie Ergebnisse der Thermodynamik als Grenzwerte des Richtungsprinzips erhalten werden können. Illustiert wird die Theorie durch Ergebnisse zur Entwicklung von Kooperation, Körpergröße und Krebs.

Jochen Steinmann (Hochschule Darmstadt)
Berechnung der Temperaturverteilung und der Teilchentrajektorien in der HITRAP-Penningfalle der GSI Darmstadt
An der geplanten HITRAP-Anlage (Highly Charged Ion Trap) der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) sollen Präzisionsexperimente mit hochgeladenen Ionen, bis hin zu nacktem Uran (U92+), durchgeführt werden. Teil der HITRAP-Anlage ist eine kryogene Penningfalle, in der bis zu 105 hochgeladene Ionen gespeichert werden können, die durch Elektronen- und anschließender Widerstandskühlung auf die Umgebungstemperatur von ca. 4 K abgekühlt werden. Zur Bestimmung der limitierenden Faktoren für die Umgebungstemperatur sind Simulationen notwendig, die Wärmestrahlung, Wärmeleitung sowie die komplexe Geometrie berücksichtigen. Um den Einfluss kollektiver Effekte auf den Kühlvorgang sowie deren Nachweismethoden zu untersuchen, ist eine realistische Vielteilchensimulation erforderlich. Bisherige Methoden waren in der Teilchenzahl begrenzt, ein paralleler Rechenansatz auf Grafikkarten bietet die Möglichkeit, diese Grenze zu erweitern. Es wird zunächst die Berechnung der Temperaturverteilung in der HITRAP-Penningfalle erörtert und anschließend der Einsatz von Grafikkarten zur Modellierung des Vielteilchensystems diskutiert.

13:00 Uhr Mittagspause
14:00 Uhr Christoph Holtwiesche (Rabanus-Maurus-Gymnasium Mainz)
Ein Spaziergang durch die Geschichte der Topologie
An old joke: "A topologist is someone who can't tell the difference between a dough-nut and a coffee cup." Von Leonhard Eulers Brücken und Fréchets Räumen, Hausdorffschen Trennungen, Cantorschen Mengen, von Tassen mit Henkeln und Gruppen, über Zöpfe und Knoten, Überlagerungen und Faserungen zur modernen Physik. Es werden der Satz von Seifert und van Kampen angesprochen sowie die Klassifikation von 2-dimensionalen Mannigfaltigkeiten, und es wird versucht eine Brücke in die Quantenmechanik zu schlagen.

Karlheinz Spindler (Hochschule RheinMain)
Das Gaußsche Verschlingungsintegral: Ein früher Beitrag zur Topologie
Gauß entdeckte einen Integralausdruck, der ein Maß für die gegenseitige Verschlingung zweier geschlossener Raumkurven darstellt. Es wird dargelegt, wie sich diese Entdeckung in Gaußens Arbeiten auf Anwendungsgebieten (Astronomie, Elektrodynamik, Vermessungswesen) einfügt und wie sie das Wechselspiel zwischen "reiner" und "angwandter" Mathematik illustriert: das Herauspräparieren mathematischer Begriffsbildungen aus Anwendungsproblemen einerseits, das Ausnutzen vorliegender mathematischer Strukturen zum Lösen solcher Probleme andererseits.

17:00 Uhr Ende des ersten Tages
Mittwoch, 21.09.2011
9:00 Uhr Kai Bruchlos (Technische Hochschule Mittelhessen)
Lerngruppen statt Vorlesung
In vielen Veranstaltungen sitzen dem Dozenten schwer zur Mitarbeit zu bewegende Studierende gegenüber. Und viele Studierende fühlen sich bei der Erarbeitung der Lerninhalte allein gelassen. Das Lerngruppenkonzept ist ein Veranstaltungskonzept, das einerseits die Lernaktivität der Studierenden fordert und andererseits die Lernunterstützung der Dozenten. Die Tätigkeit des Dozenten verlagert sich von der reinen Wissensvermittlung hin zur Begleitung des Lernprozesses der Studierenden. Das Veranstaltungskonzept wird seit vier Semestern an der TH Mittelhessen erfolgreich durchgeführt.
11:00 Uhr Diskussion: Neue Lehrveranstaltungsformen in der Mathematik
12:30 Uhr Mittagspause
13:30 Uhr Ulrich Schwanecke (Hochschule RheinMain)
Die Mathematik der Kegelstrahl-Computertomographie
Zusammen mit Japan und den USA ist Deutschland - mit mehr als einer medizinischen Röntgenaufnahme pro Einwohner und Jahr - Weltmeister im Röntgen. In den letzten Jahren haben sich insbesondere dreidimensionale bildgebende Verfahren in der Medizin immer mehr verbreitet. Das bekannteste Verfahren ist wohl die Computertomographie (CT), bei der eine dreidimensionale Rekonstruktion auf Basis vieler einzelner Röntgenmessungen errechnet wird. Leider ist die Strahlenbelastung, der ein Patient bei dieser Untersuchung ausgesetzt wird, nicht unerheblich. Schätzungen gehen von jährlich mehr als zweitausend Krebserkrankungen aus, die durch medizinische Röntgenuntersuchungen ausgelöst werden. Die digitale Volumentomographie (DVT) oder auch Kegelstrahl-Computertomographie ist ein Verfahren zur Erzeugung dreidimensionaler Datensätze, die mit einem Bruchteil der Strahlendosis der CT auskommt. Der Vortrag erläutert die mathematischen Grundlagen der dreidimensionalen Rekonstruktion bei CT und DVT. Neben klassischen Verfahren werden vor allem auch moderne algebraische Rekonstruktionsverfahren und deren Vorteile diskutiert. Um qualitativ hochwertige Rekonstruktionsergebnisse zu erhalten, muss vor allem auch die Geometrie eines DVT-Gerätes exakt bestimmt werden. Der Vortrag stellt ein neuartiges Kalibrierverfahren vor, welches alle relevanten geometrischen Größen eines DVT-Gerätes ohne aufwändige Kalibrierkörper bestimmen kann.
15:00 Uhr Abschlussdiskussion
16:00 Uhr Seminarende

Referent/in:
Prof. Dr. Andreas Fischer, Hochschule Darmstadt
Prof. Dr. Karlheinz Spindler, Hochschule RheinMain, Wiesbaden Rüsselsheim Geisenheim

Termin:
Dienstag, 20.09.2011 bis Mittwoch, 21.09.2011
Ort:
Bildungswerk HESSEN METALL e. V., Bildungshaus Bad Nauheim
Seminaranmeldung voraussichtlich möglich ab: 31.07.2011
Anmeldeschluss: 17.08.2011