Modellbildung

Modellbildung ist eine der grundlegenden Methoden von allen Wissenschaften. Bei der Modellbildung werden die beobachteten Phänomene in ihrer Komplexität gezielt reduziert, damit sie der theoretischer Behandlung zugänglich. Traditionellerweise musste man die Modelle solange vereinfachen, bis schlussendlich das zu beschreibende Systeme auf einen Satz von geschlossen integrierbaren Differentialgleichungen reduziert worden ist. Dank der computergestützten Modellbildung müssen die Differentialgleichungen nicht mehr explizit formuliert und auch nicht in eine einfach integrierbare Form gebracht werden. Zwei unterschiedliche Modellierungsmethoden haben das Potential, den Physikunterricht total zu reformieren

• Die systemdynamische Modellierungsmethode, die von J. W, Forrester am MIT begründet worden ist, eignet sich ausgezeichnet für einführende Kurse auf der Stufe Gymnasium oder auch Hochschule
• Modelica ist eine offene Modellierungssprache für hybride, komplexe Systeme

In der Systemphysik verwenden wir aus didaktischen Gründen die erste Methode. Wer die Basisideen der Systemphysik (Bilanzgesetz, konstitutive Gesetze, Rolle der Energie) verstanden hat. kennt damit die theoretischen Grundlagen für die objektorientierte Modellbildung mit Modelica oder VHDL-AMS.

An der ZHAW (früher Technikum Winterthur) haben wir mit der systemdynamischen Modellierung mehr als 25 Jahre Erfahrung gesammelt. Dabei ist eine eigentlicher Modellzoo entstanden.