Programmieren bei der Math-Talent-School in Kaiserslautern

Anfang März fand in Kaiserslautern die von MINT-EC veranstaltete Math-Talent-School statt. Eine Woche lang konnten insgesamt 23 Schülerinnen und Schüler aus MINT-EC Schulen in ganz Deutschland gemeinsam die praktische Mathematik kennenlernen.

Damit man sich in der Gruppe schnell kennenlernte, gab es an den ersten beiden Tagen Teambuilding Einheiten, die von einer zusätzlichen Person geleitet wurde.

Dann ging es inhaltlich los: Da nicht jeder programmieren konnte, musste man erst alle auf einen Stand bringen, was aber relativ schnell ging, da in den meisten Gruppen mindestens ein fortgeschrittener Schüler/eine Schülerin war, die die Kenntnisse schnell vermitteln konnte.

Am ersten Tag wurden die Schüler in vier Gruppen eingeteilt, um dann drei Tage zu fünft oder zu sechst an einem Projekt zu arbeiten.

Die erste Gruppe hat drei Tage lang versucht, zu einem Spiel (Shut The Box) die perfekte Taktik zu finden. Dies geschah u.a. mit der Hilfe eines Programmes, welches die verschiedenen Taktiken ausprobierte und einem einen Wert ausgab, der die Qualität der Vorgehensweise angab. Die perfekte Taktik haben sie nicht gefunden, was die Komplexität eines einfachen Spieles zeigte. Da genug Zeit zur Verfügung stand, konnte man ein Programm einen ganzen Tag laufen lassen, um die Genauigkeit der Werte zu erhöhen.

Gruppe zwei beschäftigte sich mit der Analyse von unkomprimierten Musikdateien, um eine Anzeige für die Tonhöhe und Stärke zu entwickeln. Dafür musste man die Musik erst ein paar Male bearbeiten, wofür ein Programm entwickelt wurde. Programmiert wurde mit Python, zuerst auf Windows, aber dann wurde aufgrund von Komplikationen auf Linux gewechselt.

In dem dritten Projekt ging es um die Entwicklung einer KI. Die Schüler sollten einem Computer beibringen, ein Spiel (Space Alpha) mit der reinforcement Methode zu spielen. In dem Spiel muss ein Raumschiff Kometen ausweichen bis es am Ziel ist. Das theoriereichste Thema wurde schnell bearbeitet und kam zu einem guten Ergebnis. Nachdem der Computer mehrere tausend Male das Spiel gespielt hatte, konnte er es perfekt spielen. Danach hat man das gleiche Spiel etwas schwieriger gestaltet, indem man Leben hinzufügte und das Raumschiff komplexer programmierte. Danach war der Computer nicht in der Lage, das Spiel perfekt zu spielen, aber eine Gewinnwahrscheinlichkeit von 1/25 ist keine schlechte Lösung. Auch hier könnte man aufgrund von genügend Zeit ein Programm einen ganzen Tag durchlaufen lassen, um genauere Werte zu bekommen.

Die letzte Gruppe hat einen Schrittzähler mit Microcontrollern gebaut. Diese wurden in der Sprache C geschrieben, welche gut geeignet ist, um mit Sensoren zu arbeiten. Verwendet wurde ein Accelerometer (Bewegungssensor), ein Display, um die Schritte anzeigen zu lassen, ein Knopf, um die Schritte zurückzusetzen und ein kleiner Lautsprecher, der nach zehn Schritten einen Ton von sich gab. Um zu wissen, wann ein Schritt gemacht wurde, hatten die Schüler sich Diagramme mit den Beschleunigungswerten erstellen lassen, um die Werte zu ermitteln, die dann im Programmcode implementiert wurden.

Alles in allem eine super Erfahrung und ein Camp, das ich jedem, der an Mathematik und Programmierung interessiert ist, empfehlen möchte.

von Fernand Adam, Q2