Dieter Schott, Thomas Schramm Raimond Strauß, Thomas Risse Thesen zur Mathematikausbildung von Ingenieuren Einführung 1 Ingenieure nutzen in der Praxis Modelle und Methoden, die in mathematischen Lehrveranstaltungen des Ingeneurstudiums nicht vermittelt werden. Leider wachsen diese Lücken zwischen Ausbildung und Beruf weiter. Widersprüchliche Gründe der Fehlentwicklung: Viele Studienanfänger haben zu geringe Vorkenntnisse in Mathematik. Daher werden die mathematischen Lehrveranstaltungen oft an ein niedriges Niveau angepasst. Umfang und Qualität wichtiger mathematischer Gebiete wachsen. Trotzdem wird der Zeitumfang für mathematische Fächer in Schulen und Universitäten schrittweise gekürzt. Gegenmaßnahmen: Mathematische Vor- und Ergänzungskurse für leistungsschwache Studierende, Neue Lehrmethoden, -mittel und -medien, Kooperation von Schullehrern und Hochschuldozenten auf mathematischem Gebiet, Didaktische Seminare and Konferenzen von Hochschullehrern in Mathematik. Die entstehenden Probleme wachsen so stark, dass die Gegenmaßnahmen die Situation nicht wesentlich verbessern werden. Die angegebenen Thesen sind nicht neu, erhalten aber wachsende Aktualität. Sie sollen die Diskussion um echte Reformen im Bildungsbereich neu beleben.
Nachwuchsproblem bei Ingenieuren 2 These 0.1. Eine wettbewerbsfähige Region braucht gut ausgebildete und hoch motivierte Ingenieure. Deren Zahl ist ein wichtiger Faktor für die Zukunftsperspektive einer Gesellschaft. Schon jetzt ist die Zahl dieser Spitzeningenieure zu niedrig. These 0.2. Es gibt nicht genug Studienanfänger im Ingenieurbereich. Gleichzeitig brechen zu viele Ingenierstudenten ihr Studium vorzeitig ab, oft wegen ihrer schlechten Mathematikkenntnisse. Schlussfolgerung: Gut ausgebildete junge Ingenieure werden in der nahen Zukunft fehlen. Der demographische Wandel verschärft die Lage weiter. Die Gewinnung ausländischer Ingenieurfachleute kann nur ein Notlösung sein. Ohne Änderung der Ausbildungsbedingungen wird das Problem sich ausweiten. Ein sozialer Niedergang wäre die Folge. Schlüsselstellung der Mathematik in Wissenschaft und Technik These 0.3. Die Mathematik ist eine sehr alte Kultur- und Denktechnik im Herzen der Wissenschaften und eine globale ideologieunabhängige Wissenschaftssprache, die für die Zukunftssicherung der Menschheit unverzichtbar ist. In einer modernen Gesellschaft hat die Stärkung der Mathematik daher viele positive Effekte. These 0.4. Der enorme Wissenszuwachs verstärkt die Bedeutung der Grundlagenwissenschaften, insbesondere der Mathematik. Das muss in der Ingenieurausbildung Berücksichtigung finden. Mathematik ist eine Schlüsselqualifikation, die die Qualität eines Ingenieurs entscheidend mitbestimmt. Mathematik wird bei der Modellierung, Analyse und Simulation technischer Systeme sowie bei der Berechnung und Bewertung der Lösungen von Modellproblemen benötigt. In der Vergangenheit konnten Ingenieure wesentliche Beiträge zu mathematischen Disziplinen und Denkweisen liefern. Diese Tradition muss fortgesetzt werden.
Mathematikausbildung im Ingenieurstudium 3 These 0.5. In der Mathematikausbildung ist ein solides Grundwissen entscheidend. Weiterhin müssen moderne Hilfsmittel (wie Computer, Internet) im Unterricht genutzt werden. These 0.6. Die Einbeziehung des Computers in die Mathematikausbildung erfordert eine Veränderung der Lehrinhalte und eine Verschiebung der Schwerpunkte. Dabei werden sowohl die Anforderungen an mathematische Grundkenntnisse als auch an Informatikkenntnisse größer. Mathematik als Stiefkind der Gesellschaft These 0.7. Mathematik hat (seit einigen Jahrzehnten) einen schlechten Ruf in der Öffentlichkeit und eine geringe Lobby in der Politik. Mathematik scheint nicht den Zeitgeist zu treffen. Mathematik wird in der Ausbildung an Schulen und Hochschulen vernachlässigt. Negative Haltungen von Schülern und Studenten zur Mathematik werden oft akzeptiert und teilweise mit Vergnügen registriert. Ohne Grund werden meist Lehrer für die Misere verantwortlich gemacht. Öffentliche Reaktionen: Die Diskussion zur Reduzierung der bekannten Defizite in den Grundlagenwissenschaften wie der Mathematik wird oft von ideologischen Vorbehalten überdeckt. Manchmal werden vernünftige Forderungen als Unsinn fortschrittsfeindlicher Personen diffamiert. Viele Politiker reagieren hilflos und uneffektiv mit schnell wechselnden Vorschlägen und Maßnahmen. Schlussfolgerungen These 0.8. Der Mangel an Studienanfängern und das Scheitern vieler Studenten in den technischen Fächern hat gesellschaftliche Ursachen, deren Auswirkungen sich schon in der Schule zeigen. Ein zentraler Grund für die konfliktreiche Situation ist das geringe Ansehen der Mathematik in der Gesellschaft und im Bildungsbereich. Eine grundlegende Reform des Bildungssystems ist daher dringend notwendig.
Allgemeine Forderungen 4 Politiker müssen die entscheidende Rolle der Mathematik für die Entwicklung von Wissenschaft, Technik und Gesellschaft erkennen. Die Mathematik muss einen ihrer Bedeutung angemessenen Stellenwert in der Gesellschaft erhalten. Die Mathematik muss in der Ausbildung (von Ingenieuren) aufgewertet werden (ausreichende Versorgung mit Personal und Computertechnik, ausreichendes Zeitvolumen entsprechend der jeweiligen Spezialisierung, starke Unterstützung und Anerkennung von mathematisch begabten und motivierten jungen Leuten). Es muss mehr Spezialschulen für Mathematik, Naturwissenschaften und Technik geben. Das sollte allerdings nicht zu einer neuen Form der Arbeitsteilung in der Ingenieurpraxis führen. Zu Beginn und am Ende des Ingenieurstudiums müssen einheitliche (und zentrale) Mindestforderungen an die mathematischen Kenntnisse fixiert werden, die sich an den tatsächlichen Anforderungen in Gesellschaft und Praxis orientieren. Die Mathematikausbildung muss auf allen Ebenen ständig modernisiert werden. Eine (nicht zu große) zentrale Kommission von Experten aus dem Bildungsbereich sollte den Reformprozess anstoßen und begleiten. Bemerkung: Selbstverständlich müssen die eingangs erwähnten schon eingeleiteten Gegenmaßnahmen an Schulen und Universitäten mit ganzer Kraft fortgesetzt und weiterentwickelt werden.
5 Autoren Prof. Dr. rer. nat. habil Dieter Schott Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Gottlob-Frege-Zentrum Hochschule Wismar - University of Technology, Business and Design Philipp-Müller-Straße 14 D-23966 Wismar E-Mail: <dieter.schott@hs-wismar.de> Prof. Dr. Thomas Schramm Department Geomatik HafenCity Universität Hamburg Hebebrandstraße 1 D-22297 Hamburg E-Mail: <thomas.schramm.@hcu-hamburg.de> Prof. Dr. Raimond Strauß Institut für Mathematik Universität Rostock Universitätsplatz 1 D-18055 Rostock E-Mail: <raimond.strauss@uni-rostock.de> Prof. Dr. Thomas Risse Institut für Informatik & Automation, Hochschule Bremen, Flughafenallee 10 D-28199 Bremen E-Mail: <risse@hs-bremen.de>