Modellbildung und Simulation

Dieses Buch und seine interaktiven Zusatzangebote entstand aus den Unterlagen zur gleichnamigen Vorlesung an der Hochschule Bonn--Rhein--Sieg in Sankt Augustin. Es behandelt den Stoff von ein bis zwei Semestern. Inhalt und Aufbereitung richten sich vor allem an Bachelor-Studierende der Ingenieurswissenschaften und sollen in deren akademischen Ausbildung eine von der Autoren wahrgenommene Bedarfslücke schließen.

Modellbildung und Simulation stellt für diese Zielgruppe oftmals eine besondere Herausforderung dar. Das liegt zu großen Teilen daran, dass in dieser Veranstaltung die Inhalte einiger theorielastiger Fächer als Basis zusammenkommen und ein darauf aufbauendes, übergreifend-vernetztes und abstraktes Denken gefordert wird. Neben der physikalisch-technischen Anwendung sind Kenntnisse aus der Mathematik und Informatik erforderlich. Dieser Vielfalt von fachlichen Anforderungen geeignet zu begegnen war der Auslöser für die Entstehung dieses Buchs.

Zusammenfassend sollte ein Lehrtext mit interaktiven Zusatzelementen geschaffen werden, der einen einheitlichen roten Faden von der Realität bis hin zur Umsetzung der zugehörigen Simulation in einer Programmierumgebung beinhaltet: Theorie wird stets in Verbindung mit der Anwendung motiviert und das Verständnis der numerischen Algorithmen durch aktives Anwenden und Ausprobieren gefördert. Durch die Nutzung vorhandener Bibliotheken mit Standardverfahren kann eine große Klasse von Problemstellungen betrachtet werden und die Studierenden im Umgang mit Programmbibliotheken geschult werden. Diese Fähigkeit wird heute von vielen Arbeitgebern vorausgesetzt. Ergänzend zu dem Buch können über integrierte Links bzw. QR-Code interaktive Matlab-Übungen aus einem Online-Lehrbuch abgerufen werden. Sie tauchen an vielen Stellen dieses Buches auf, um auf ergänzende Übungen und Materialien zu verweisen.