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Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, aufzuzeigen, wie eine mathematische Modellierung, verbunden mit Simulations- und Ansteuerungsaspekten eines Segways im Mathematikunterricht der gymnasialen Oberstufe als interdisziplinäres Projekt umgesetzt werden kann. Dabei werden sowohl Chancen, im Sinne von erreichbaren mathematischen Kompetenzen, als auch Schwierigkeiten eines solchen Projektes mit einer interdisziplinären Umsetzung geschildert.

Insbesondere bei der industriellen Nutzung tiefer geothermischer Systeme gibt es Risiken, die im Hinblick auf eine zukunftsträchtige Rolle der Ressource "Geothermie" innerhalb der Energiebranche eingeschätzt und minimiert werden müssen. Zur Förderung und Unterstützung dieses Prozesses kann die Mathematik einen entscheidenden Beitrag leisten. Um dies voranzutreiben haben wir zur Charakterisierung tiefer geothermischer Systeme ein Säulenmodell entwickelt, das die Bereiche Exploration, Bau und Produktion näher beleuchtet. Im Speziellen beinhalten die Säulen: Seismische Erkundung, Gravimetrie/Geomagnetik, Transportprozesse, Spannungsfeld.

Der weltweite Transformationsprozess der Agenda 2030 (United Nations 2015) muss, soll er gelingen, von der Gesellschaft mitgetragen und vollzogen werden. In der im Nachhaltigkeitsziel 4.7 verankerten Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) nimmt auch die Schule als Bildungsträger eine relevante Rolle ein. BNE impliziert ein erneutes Nachdenken über Bildung, ihre Funktionen und ihre institutionelle und strukturelle Einbettung in Bildungsinstituten. Auch die Mathematik leistet zur Lösung globaler Probleme entscheidende Beiträge. Mit dem Blick auf den Bedarf an Menschen mit Expertise in interdisziplinären Denk- und Arbeitsweisen bezieht sich die mathematische Bildung jedoch zu wenig auf konkrete Lernaufgaben aus den realen sozialen, ökologischen, wirtschaftlichen sowie politischen Kontexten. Große Potenziale des Mathematikunterrichts bleiben so ungenutzt. Das soll sich ändern. Deshalb geht diese Forschungsarbeit „Zum Beitrag der mathematischen Modellierung zur Bildung für nachhaltige Entwicklung – ein Leitfaden zum Mathematikunterricht“ der Frage nach, wie BNE in den Mathematikunterricht integriert werden kann. Auf Basis von Forschungsergebnissen der letzten Jahrzehnte konnte gezeigt werden, dass sich mathematische Modellierungen auch zur Darstellung von realen (nachhaltigen) Entwicklungsprozessen eignen. Der Bildungsanspruch der Mathematik im Kontext der BNE wird in der Fallstudienanalyse an prägnanten Modellierungsaufgaben beschrieben. Die Potenziale von Modellierungsaufgaben ermöglichen es, den Lernenden „notwendige Kenntnisse und Qualifikationen zur Förderung nachhaltiger Entwicklung“ (SDG 4.7) zu vermitteln. Im Zentrum steht die Lernaufgabe als bedeutender Dreh- und Angelpunkt eines Mathematikunterrichts. Sie soll komplexe reale Zusammenhänge in den Mathematikunterricht integrieren und gleichzeitig fachliche und überfachliche Kompetenzen der Mathematik vermitteln. Diese scheinbare Kluft wird mit einer kompetenzfördernden und kognitiv-aktivierenden „BNE-Aufgabenk