Neue Kernlehrpläne für die Gymnasiale Oberstufe Kernlehrplan Technik H ERZLICH WILLKOMMEN 1

Neue Kernlehrpläne für die Gymnasiale Oberstufe

Kernlehrplan Technik

HERZLICH WILLKOMME

N

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I. Informationen zum Konzept und zur Gestaltung von kompetenzorientierten Kernlehrplänen Orientierungswechsel – von der Stoff- zur Ergebnisorientierung Kompetenzorientierung Kompetenzorientierte Kernlehrpläne

II. Schulinterne Lehrpläne und Unterstützungsangebote

III. Fachspezifische Erläuterungen zum neuen KLP Technik

Agenda

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I. Informationen zum Konzept und zur Gestaltung von kompetenzorientierten

Kernlehrplänen

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Von der Input-Steuerung und „Stofforientierung“

Was soll am Ende dieses Bildungsabschnitts durchgenommen und behandelt worden sein?

zur

Ergebnis- bzw. „Output-Steuerung“ und Kompetenzorientierung

Was sollen Schülerinnen und Schüler am Ende eines Bildungsabschnitts können?

Orientierungswechsel

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Unterrichtsgestaltung und Arbeitsprozesse

Nutzung des unterricht-lichen Angebots

Orientierungswechsel

Steuerungsverständnis alter Lehrpläne

LernergebnisseLernerfolg

Fokus

durchzunehmender Stoff als unterrichtliches

Angebot

Fokus

Steuerungsverständnis neuer Kernlehrpläne

LernergebnisseLernerfolg

Kompetenzen

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Kompetenzbegriff der Kernlehrpläne:

Kompetenzen spiegeln die grundlegenden Handlungsanforderungen, denen Schülerinnen und Schüler in einem Lernbereich (Fach, „Domäne“) ausgesetzt sind.

Nach Weinert (2001, S. 27f.) versteht man Kompetenzen als

„ die bei Individuen verfügbaren oder durch sie erlernbaren kognitiven Fähigkeiten und Fertigkeiten, um bestimmte Probleme zu lösen, sowie die damit verbundenen motivationalen, volitionalen und sozialen Bereitschaften und Fähigkeiten, um die Problemlösungen in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsvoll nutzen zu können“.

Eine Kompetenz ist eine Disposition, die dazu befähigt, variable Anforderungssituationen in einem bestimmten Lern- oder Handlungsbereich erfolgreich und verantwortlich zu bewältigen.

Kompetenzorientierung

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• benennen individuelle fachspezifische Fähigkeiten und Fertigkeiten einer Person (keine reinen Unterrichtsinhalte)

KompetenzenKompetenzen

• werden in einem längeren Entwicklungsprozess erworben (sind nicht identisch mit Stundenzielen)

• werden in einem längeren Entwicklungsprozess erworben (sind nicht identisch mit Stundenzielen)

• sind Grundlage für das selbstständige Lösen von Problemen und für das Hervorbringen von Neuem

• sind Grundlage für das selbstständige Lösen von Problemen und für das Hervorbringen von Neuem

• sind stärkenorientiert (nicht defizitorientiert)• sind stärkenorientiert (nicht defizitorientiert)


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• Welche Kompetenzen sollen bis zum Ende des Bildungs-abschnitts entwickelt werden (KLP-Vorgabe, schulinterner Lehrplan)?

Worauf konzentrieren wir uns zunächst?

• Welcher Inhalt / welche Sache ist geeignet, um dieses Können (diese Kompetenzen) zu entwickeln? + In welchen Anwendungs- und Handlungssituationen sind die Kompetenzen relevant?

• Wie muss auf dieser Grundlage die Erwerbs- bzw. Lernsituation gestaltet sein?

Kompetenz(erwartungen) als Ausgangspunkt für die Planung

„Nach ___Stunden zum Thema ____ erwarte ich, dass die

Schülerinnen und Schüler …, …., …. und … können.“


Kompetenzorientierte Kernlehrpläne

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Kernlehrplan-Generationen

• Lehrpläne (vor 2004): Inputsteuerung, Stofforientierung (LP GOSt 1999)

• Kernlehrpläne der „ersten Generation“ (2004): ergebnisorientierte Steuerung, z.T. ausschließlich über Kompetenzbereiche; Inhalte eher implizit (z.B. Deutsch Sekundarstufe I)

• Kernlehrpläne der „zweiten Generation“ (2007): ergebnisorientierte Steuerung, Zwei-Säulen-Struktur mit Kompetenzbereichen und Inhalts-feldern; eher abstrakte, keine konkretisierenden Kompetenzerwartungen (z.B. Geschichte Gymnasium)

• Kernlehrpläne der „dritten Generation“ (2010ff.): ergebnisorientierte Steuerung, Zwei-Säulen-Struktur, Kompetenzbereiche und Inhaltsfelder zusammengeführt in konkretisierten Kompetenzerwartungen (z.B. Arbeitslehre Gesamtschule/Sekundarstufe I)


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Struktur

Kompetenzerwartungen

Die SuS beurteilen die Wechselwirkungen zwischen technischen Systemen und ihren Systemumgebungen.

Kompetenzbereiche(Prozesse)

Übergreifende fachliche Kompetenz

Inhaltsfelder(Gegenstände)


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Zentrale Begriffe und Ebenen im Kernlehrplan (I)

•Kompetenzbereiche: Systematisieren die kognitiven Prozesse –Sach-, Methoden-, Urteils- und Handlungskompetenz

•Inhaltsfelder: Systematisieren die Gegenstände, sind nicht mit Unterrichtsvorhaben gleichzusetzen – Beispiele:

1. Soziotechnische Systeme

4. Versorgung mit elektrischer Energie

•Inhaltliche Schwerpunkte: Untergliederungselemente der Inhaltsfelder – Beispiele zu Inhaltsfeld 4 im LK:

Regenerative und nichtregenerative Energieträger Energiewirtschaft und Kraftwerkseinsatz Systemanalyse und Effizienz von Kraftwerken Stromverteilungsnetze

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Zentrale Begriffe und Ebenen im Kernlehrplan (II)

•Übergeordnete Kompetenzerwartungen: Inhaltsfeldübergreifende Kompetenzerwartungen aus allen Kompetenzbereichen, mit Progression

•Konkretisierte Kompetenzerwartungen: Inhaltsfeldbezogene Kompetenzerwartungen als heruntergebrochene Zusammenführung von Prozessen und Gegenständen (Sach- und Urteilskompetenzen)


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Sachkompetenz

Übergeordnete Kompetenzerwartung:

Die Schülerinnen und Schüler - analysieren Elemente und Strukturen technischer Systeme (SK 2 – GK).

Konkretisierte Kompetenzerwartung:

Die Schülerinnen und Schüler - erläutern anhand von Blockschaltbildern die Funktionsweise unterschiedlicher Kraftwerkstypen (IF 4 - GK).

Urteilskompetenz

Übergeordnete Kompetenzerwartung:

Die Schülerinnen und Schüler - erörtern die Chancen und Risiken von Technik unter Beachtung humaner, sozialer, ökonomischer und ökologischer Aspekte (UK 3 – LK).

Konkretisierte Kompetenzerwartung:

Die Schülerinnen und Schüler - beurteilen das Konzept für ein technisches Produkt im Hinblick auf Realisierbarkeit, Chancen und Nachhaltigkeit (IF 2 – LK).



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Progression einer übergeordneten Methodenkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

ermitteln die Funktionsweise einfacher technischer Systeme durch vorgegebene techniktypische Verfahren (MK 3 - EPh).

ermitteln die Funktionsweise komplexerer technischer Systeme durch selbst gewählte techniktypische Verfahren (MK 3 – QPh/LK)

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Kapitel Gliederungspunkt

Vorbemerkungen

1 Aufgaben und Ziele des Faches

2 Kompetenzbereiche, Inhaltsfelder und Kompetenzerwartungen

2.1 Kompetenzbereiche und Inhaltsfelder des Faches

2.2 Kompetenzerwartungen und inhaltliche Schwerpunkte bis zum Ende der Einführungsphase

2.3 Kompetenzerwartungen und inhaltliche Schwerpunkte bis zum Ende der Qualifikationsphase

2.3.1 Grundkurs

2.3.2 Leistungskurs

3 Lernerfolgsüberprüfung und Leistungsbewertung

4 Abiturprüfung

Anhang


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Merkmale• standardorientiert: Kernlehrpläne greifen die Bildungsstandards vollstän-dig

auf bzw. definieren Standards (zu erreichende Ziele).

• kompetenzorientiert: Kernlehrpläne bestehen aus fachbezogenen Kompe-tenzerwartungen.

• outputorientiert: Kernlehrpläne beschreiben die erwarteten Lernergeb-nisse.

• verbindlich: Kernlehrpläne beschreiben eine landesweit verbindliche Obligatorik; sie formulieren klare Ergebniserwartungen und keine Wahl-möglichkeiten.

• „entdidaktisiert“: Kernlehrpläne beschränken sich auf die Formulierung der zu erreichenden Ergebnisse und treffen keine Aussagen zu Wegen und Verfahren der Zielerreichung. Didaktische Entscheidungen werden in den Schulen – u.a. bei der Erstellung des schulinternen Lehrplans – getroffen.


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II. Schulinterne Lehrpläne:Konstrukt, Struktur und zentrale

Elemente(Unterstützungsmaterialien zur

Kernlehrplanimplementation, das Lehrplaninformationssystem

„Lehrplannavigator“)

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Aufgabe schulinterner Lehrpläne:

die verbindlichen Vorgaben der Kernlehrpläne auf die Situation der Schule bezogen konkretisieren und Freiräume ausgestalten

Rechtliche Grundlagen

SchulG § 29 - Unterrichtsvorgaben

(1) Das Ministerium erlässt in der Regel schulformspezifische Vorgabenfür den Unterricht (Richtlinien, Rahmenvorgaben, Lehrpläne). Diese legen insbesondere die Ziele und Inhalte für die Bildungsgänge, Unterrichtsfächer und Lernbereiche fest und bestimmen die erwarteten Lernergebnisse (Bildungsstandards).

(2) Die Schulen bestimmen auf der Grundlage der Unterrichtsvorgaben nach Absatz 1 in Verbindung mit ihrem Schulprogramm schuleigene Unterrichtsvorgaben.

(3) Unterrichtsvorgaben nach den Absätzen 1 und 2 sind so zu fassen,dass für die Lehrerinnen und Lehrer ein pädagogischer Gestaltungsspielraum bleibt.

Schulinterne Lehrpläne

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Aufgabe schulinterner Lehrpläne: die verbindlichen Vorgaben der Kernlehrpläne auf die Situation der Schule bezogen konkretisieren und Freiräume ausgestalten

Rechtliche Grundlagen

SchulG § 70 - Fachkonferenz, Bildungskonferenz

(3) Die Fachkonferenz berät über alle das Fach oder die Fachrichtung betreffenden Angelegenheiten einschließlich der Zusammenarbeit mit anderen Fächern. Sie trägt Verantwortung für die schulinterne Qualitätssicherung und –entwicklung der fachlichen Arbeit und berät über Ziele, Arbeitspläne, Evaluationsmaßnahmen und –ergebnisse und Rechenschaftslegung.

(4) Die Fachkonferenz entscheidet in ihrem Fach insbesondere über1.Grundsätze zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit2.Grundsätze zur Leistungsbewertung3.Vorschläge an die Lehrerkonferenz zur Einführung von Lernmitteln.


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Anforderungen an die Schulen angesichts kompetenzorientierter Kernlehrpläne


KLP:•Vorgabe zu erreichender Kompetenzen …

•Beschränkung auf den Kernbereich fachlicher Anforderungen …

•Formulierung von Kompetenzerwartungen und inhaltlichen Schwerpunkten zu einem bestimmten Zeitpunkt eines Bildungsganges …

Schule:

•… didaktisch-pädagogische Prozesse in der Verantwortung der Schule

•… Gestaltungsräume der Schulen

•… Konkretisierung in unterrichtlichen Kontexten und Umsetzung in aufeinander abgestimmte Unterrichtsvorhaben (Progression, Kumulativität)

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Anforderungen an die Schulen angesichts kompetenzorientierter Kernlehrpläne


KLP:•Festlegung des Umfangs von Kompetenzerwartungen und damit verbundener Fachkenntnisse …

•Aussagen zur Leistungserfassung und -bewertung …

Schule:

•… lerngruppen-adäquate Umsetzung und Konkretisierung

•… Vereinbarungen und Absprachen über Kriterien

•Verpflichtung der Schulen schuleigene Curricula (Lehrpläne/ Arbeitspläne) zu erstellen laut Schulgesetz

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Struktur eines schulinternen Lehrplans – Gliederung

Kapitel Gliederungspunkt

1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit

2 Entscheidungen zum Unterricht

2.1 Unterrichtsvorhaben

2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben

2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben

2.2 Grundsätze der fachmethodische und fachdidaktischen Arbeit

2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung

2.4 Lehr- und Lernmittel

3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen

4 Qualitätssicherung und Evaluation

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Beispiel: Übersichtsraster für die Sekundarstufe IIEPH

Unterrichtsvorhaben I:Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte

Unterrichtsvorhaben II:Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte…

Q1, GK



Q2, GK



Q1, LK



Q2, LK



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Schulinterner Lehrplan (der Einführungsphase)

Gliederung in Unterrichtsvorhaben I, II, III, IV und VZeitbedarf: insgesamt 90 WS

Ausweisen der Methodenkompetenzen undHandlungskompetenzen

Konkretisierung einzelner Vorhaben25

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Unterrichtsvorhaben IV: Thema: Tropfen für Tropfen – wie präzisiere ich Flüssigkeitsdosierungen mit einem Schrittmotor in der Medizintechnik? Kompetenzen: ermitteln die Funktionsweise einfacher technischer Systeme durch vorgegebene techniktypische Verfahren (MK 3), analysieren und interpretieren einfache diskontinuierliche Texte wie Grafiken, Statistiken, Schaltpläne, Schaubilder sowie

Bilder und Filme (MK 6), entwickeln Lösungen und Lösungswege für einfache technische Probleme (HK 2), Inhaltsfelder: IF1 (Soziotechnische Systeme) Inhaltliche Schwerpunkte: Strukturen und Funktionen soziotechnischer Systeme Planung, Entwicklung und Fertigung Distribution, Betrieb, Nutzung Zeitbedarf: 21 Std.

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Unterrichtssequenzen Zu entwickelnde Kompetenzen Vorhabenbezogene Absprachen / Ver-einbarungen

1. Tropfenweise – wie kann eine Dosierspritze mechanisch angetrieben werden? - Mechanischer Aufbau - Getriebe - Motorintegration

konkretisierte SK analysieren technische

Aufgabenstellungen und Lösungen unter den Aspekten ihrer Zielsetzung, Zweckbestimmung, Funktionalität und Übertragbarkeit.

MK: erheben selbstständig Daten durch

Beobachtung, Erkundung, Simulation und den Einsatz von Messverfahren (MK 2 zusätzlich),

Links: http://de.wikipedia.org/ (Dosiersysteme in der

Medizintechnik)

2. Step by step – wie arbeitet ein Schrittmotor? - Aufbau von unipolaren und bipolaren

Schrittmotoren - unipolarer Vollschritt- und

Halbschrittbetrieb - Darstellung in Wahrheitstabellen - Digitale Eingabe, Verarbeitung und

Ausgabe - Leistungstreiber L293 - Handbetrieb mit Tastenkombinationen

konkretisierte SK beschreiben Aufbau und Struktur eines

technischen Systems aus Subsystemen und Systemelementen,

MK: ermitteln die Funktionsweise einfacher

technischer Systeme durch vorgegebene techniktypische Verfahren (MK 3),

Didaktisch-methodischer Zugang: Nutzung von Simulationssoftware

z.B. Online-Workshop Schrittmotorsteuerung www.tuf-ev.de

Experimentiermaterial: Schrittmotoren Netzteile Tasten Leistungstreiber L293 LED-Anzeigen Literatur: Datenblätter Arbeitsblätter des TUF zur

III. Fachspezifische Erläuterungenzum neuen KLP Technik

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A. Vom Lehrplan (1999) zum Kernlehrplan (2013) – Kontinuitäten und die wichtigsten Neuerungen

B. Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick

C. Lernerfolgsüberprüfung, Leistungsbewertung und Abiturprüfung

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Vom Lehrplan (1999) zum Kernlehrplan (2013) – Kontinuitäten und die wichtigsten

Neuerungen

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Die wichtigsten Kontinuitäten im Lehrplan

Einführungsphase : nur Inhaltsfeld 1: Soziotechnische Systeme

Systeme mit Energie-, Informations- und Stoffumsatz

Realisierung: Gegenstände, Geräte, Verfahren und Anlagen zur Umwandlung, zum Transport oder zur Speicherung

Vertieftes Verständnis naturaler, humaner und sozialer Aspekte der zunehmend technisierten Lebenswelt

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In Grundkursen: Erwerb einer verlässlichen technischen Bildung

Arbeits- und Fachmethoden, Darstellungsformen des Faches Heranführung an ingenieurwissenschaftliches Denken und HandelnDarstellung des Zusammenhang von Technik, Natur und Gesellschaft Alltagsbedeutung der Technik (lebensweltlichen Bezüge) Berufswahl, Studien

In Leistungskursen: vertiefte technische Bildung gleiche Inhaltsfelder wie im Grundkurs mit weiteren inhaltlichen Schwerpunktenerweiterten KompetenzerwartungenEinbeziehung zusätzlicher Anwendungsfelder

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Beibehaltung zentraler Inhaltsfelder

- Automatisierungstechnik

- Versorgung mit elektrischer Energie

weiterhin Vorgaben für das Zentralabitur

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Die wichtigsten Neuerungen

- Anpassung fachlicher Anforderungen (Aktualisierung der Inhaltsfelder)

- Durchgängige Kompetenzorientierung

- Entdidaktisierung des Lehrplans

- Verbindlichkeit aller Inhaltsfelder, inhaltlichen Schwerpunkte und Kompetenzbereiche

- KLP mit Progressionstabelle

- Lehrplannavigator mit Beispielsequenzen

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Die wichtigsten Neuerungen

Inhaltsfeld 5: Entwicklungsfelder neuer Technologien

Inhaltliche Schwerpunkte:

Kurse auf grundlegendem NiveauBionikElektromobilität und Verkehr

Kurse auf erhöhtem NiveauBionikElektromobilität und VerkehrRobotikInformations- und Kommunikationstechnologie

35

Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick

36

Der neue Kernlehrplan Technik im ÜberblickAufgaben und Ziele des Faches Technik

•Technik zielt auf die Gestaltung der Lebensbedingungen des Menschen

• Technik steht in Wechselwirkung mit natürlichen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Gegebenheiten

• Technik wird in Form von technischen Produkten und Verfahren realisiert

• Technik macht Stoffe, Energien und Informationen durch Wandlung, Transport und Speicherung nutzbar

• Technik nutzt Methoden der Ingenieur-, der Natur- und der Gesellschaftswissenschaften

• Technik befindet sich in einem ständigen Prozess der Innovation37

Der neue Kernlehrplan Technik im ÜberblickAufgaben und Ziele des Faches Technik

Der Technikunterricht soll die Schülerinnen und Schüler in die Lage versetzen, technische Produkte und Verfahren - zu analysieren - zu konzipieren- zu bewerten.

In diesem Zusammenhang sollen sie diese Produkte und Verfahrenin Modellen oder realen technischen Systemen umsetzen und handhaben.

Dabei ist der Bedeutung einer nachhaltigen und sozialverträglichen Technikgestaltung und -nutzung Rechnung zu tragen.

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Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick

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Kompetenzbereiche:

1. Sachkompetenz

2. Methodenkompetenz

3. Urteilskompetenz

4. Handlungskompetenz

Inhaltsfelder:

1. Soziotechnische Systeme

2. Technische Innovation

3. Automatisierungstechnik

4. Versorgung mit elektrischer Energie

5. Entwicklungsfelder neuer Technologien


Die SuS beurteilen die Wechselwirkungen zwischen technischen Systemen und ihren Systemumgebungen.

Kompetenzbereiche(Prozesse)

Inhaltsfelder(Gegenstände)

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Beispiele für übergeordnete Kompetenzerwartungen (EF):

Die Schülerinnen und Schüler

stellen technische Sachverhalte und Problemstellungen mithilfe zentraler Fachbegriffe dar (SK 1),

erheben angeleitet Daten durch Beobachtung, Erkundung, Simulation und den Einsatz von Messverfahren (MK 2),

erörtern die Chancen und Risiken einfacher technischer Systeme unter Beachtung ökonomischer und ökologischer Aspekte (UK 3),

erstellen (Medien-) Produkte zu technischen Sachverhalten und präsentieren diese (HK 5).

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Beispiele für konkretisierte Kompetenzerwartungen (EF): Die Schülerinnen und Schüler

beschreiben Aufbau und Struktur eines technischen Systems aus Subsystemen und Systemelementen,

(SK)

beurteilen die Wechselwirkungen zwischen technischen Systemen und ihren Systemumgebungen auch unter soziotechnischen Aspekten, (UK)

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Lernerfolgsüberprüfung, Leistungsbewertung und Abiturprüfung

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Lernerfolgsüberprüfung und Leistungsbewertung

Überprüfungsform:

- Dokumentationsaufgaben

- Entscheidungsaufgaben

- Konstruktionsaufgaben

- Parameteraufgaben

- Optimierungsaufgaben

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Abiturprüfung

- Steuerung durch Vorgaben

- überarbeitete Operatorenliste

- Angleichung der Vorgaben 2017 an die Vorgaben 2016

- weiterhin keine Aufgabenauswahl

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Der neue Kernlehrplan Technik

Zur Rolle von Inhaltsfeld 2

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Inhaltsfeld 2

Technische Innovation

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Technische Innovation

• Inhaltliche Schwerpunkte des IF2 nennen keine technische Systeme oder Bauteile

• Ganz im Gegensatz hierzu: IF5• Kompetenzerwartungen von IF2 müssen im Unterricht noch auf

(nicht vorgegebene) Sachzusammenhänge bezogen werden• IF2 beinhaltet verschiedene Aspekte der allgemeinen

Technologie

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Möglichkeiten der Anwendung IIF2 in Kombination mit einem weiteren Inhaltsfeld

Kompetenz-

erwartungen

von IF2

Inhaltsfeld 3

Inhaltsfeld 4

Inhaltsfeld 5

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Möglichkeiten der Anwendung IIIF2 vertreten in mehreren Inhaltsfeldern

lnhaltsfeld 4 IKompetenz-erwartungen von IF2

lnhaltsfeld 4 II

lnhaltsfeld 3

lnhaltsfeld 3

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Beispiel – Leistungskurs Q2

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Möglichkeiten der Anwendung IIIIF2 als eigenständiges Inhaltsfeld

Kompetenz-

erwartungen

von IF2

Inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen des IF2 in Bezug auf einen selbst gewählten Schwerpunkt.

Beispiele: Bautechnik, Entsorgung

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Das Besondere am IF2

• Die KE von IF2 hinsichtlich der Entwicklung neuer Technologien sind nicht an bestimmte technische Systeme gebunden

• Kein anderes Fach hat ein solches Inhaltsfeld, das seine Evolution und Dynamik beschreibt

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Unterrichtsvorhaben zum Inhaltsfeld 5

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Unterrichtsreihe 1 : Brücken und Türme - sind Baupläne der Natur übertragbar?

Unterrichtsreihe 2 : Vorsicht frei laufende Roboter ! – Fortbewegung nach natürlichen Vorbildern.

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Unterrichtssequenzen

1. Geschichte des Bauens von Brücken und Türmen – was blieb gleich, was veränderte sich?

- Bauweisen der Antike

- Leonardo da Vinci, ein genialer Baumeister?-Moderne Brücken und Hochbauten

MK:

analysieren und interpretieren komplexere diskontinuierliche Texte wie Grafiken, Statistiken, Schaltpläne, Schaubilder Diagramme sowie Bilder, Karikaturen und Filme (MK 6)

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2. Einführung in die Statik und Mechanik – wann sind Bauwerke stabil?

- Wann ist etwas stabil?

- Was sind Kräfte? Wie wirken Kräfte?-Zerlegung von Kräften rechnerisch und zeichnerisch

(evtl. unter Verwendung von Vektorrechnung)

- Freischnitt

- Kraftverläufe in Stäben

- Berechnung einfacher Stabwerke-Technische Kommunikation (Zeichnen, CAD Design)

MK:

identifizieren die unter einer Fragestellung relevanten Informationen innerhalb einer Zusammenstellung verschiedener Materialien, gliedern diese und ordnen sie in thematische Zusammenhänge ein (MK 4),

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3. Baumaterialien und Bauweisen – wie macht es die Natur vor?

- Endo- vs. Exoskelett

- Mikroskopieren von Proben

- Stabilität durch Knicke und Falten-Bienenwabe und Wespennest (optimale Räume und

stabile Strukturen)-Sandwichstrukturen

konkretisierte SK:

erläutern Funktionsanalogien in Natur und Technik

MK:

stellen fachspezifische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter sprachlicher Mittel und Fachbegriffe adressatenbezogen sowie problemorientiert dar und präsentieren diese anschaulich (MK 9).

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4. Werkstoffkunde – welche Eigenschaften von Baumaterialien sind wichtig?

- Was trägt wie?

- Was ist wofür einsetzbar?-Welche Eigenschaften haben verschiedene Baumaterialien?

konkretisierte SK:

stellen für technische Problemlösungen relevante Funktionsprinzipien biologischer Systeme dar,

konkretisierte UK:

erörtern Möglichkeiten und Grenzen des Prinzipientransfers von biologischen auf technische Systeme,

HK:

entwickeln auch in kommunikativen Zusammenhängen Lösungen und Lösungswege für komplexere fachbezogene Probleme und setzen diese ggf. um (HK 3).

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5. Bionik meets Technik – wie konstruiere und fertige ich ein eigenes Bauwerk?

- Türme und Brücken in der Natur

- Wie sind die Knotenpunkte aufgebaut?

- Fasern und Faserrichtungen

- Arten von Brücken-Entwurf, Konstruktion, Berechnung und Fertigung

einer Brücke-Bau von Brücken (virtuell mit Bridgebuilder, mittels

Statikbaukasten oder als Funktionsmodell)

- Testen von Brücken

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konkretisierte SK:

vergleichen die Ausprägungsgrade technischer und biologischer Merkmale anhand einer Brückenkonstruktion,

konkretisierte UK:

bewerten Chancen und Risiken der Bionik unter ökonomischen, ökologischen und sozialen Aspekten,

MK:

entwickeln Kriterien und Indikatoren zur Beschreibung, Erklärung und Überprüfung komplexerer technischer Sachverhalte (MK 8).

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Diagnose von Schülerkonzepten:

· Stabilitätsprüfung verschiedener Brückenmodelle

Leistungsbewertung:

· Schülerreferate zu Brückenarten und –bauweisen

· Dokumentation der eigenen Bauwerkskonstruktion

· Präsentation des Funktionsmodells

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Unterrichtsreihe1 : Brücken und Türme - sind Baupläne der Natur übertragbar?

Unterrichtsreihe 2 : Vorsicht frei laufende Roboter – Fortbewegung nach natürlichen Vorbildern.

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Unterrichtssequenzen

1. Mobilität - wer kommt wie vorwärts?

- Landgebundene Fortbewegung in der Natur

- Das Rad – die Mutter aller Erfindungen?- Moderne Laufmaschinen

MK:

analysieren und interpretieren komplexere diskontinuierliche Texte wie Grafiken, Statistiken, Schaltpläne, Schaubilder Diagramme sowie Bilder, Karikaturen und Filme (MK 6)

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2. Einführung in die Mechanik, Statik und Kinetik – wann steht man sicher?- Wann ist etwas stabil?- Schwerpunktbestimmung

- Was sind Kräfte? Wie wirken Kräfte?- Zerlegung von Kräften rechnerisch und zeichnerisch - Freischnitt

- Kraftverläufe in Stäben und Seilen

- Berechnung einfacher Stabwerke und Getriebe- Technische Kommunikation (Zeichnen, CAD Design)

MK:

identifizieren die unter einer Fragestellung relevanten Informationen innerhalb einer Zusammenstellung verschiedener Materialien, gliedern diese und ordnen sie in thematische Zusammenhänge ein (MK 4),

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3. Werkstoffe und Konstruktionen – wie macht es die Natur vor?

- Endo- vs. Exoskelett

- Muskeln, Sehnen und Gelenke

- Stabilität durch Knicke und Falten-Bein- und Laufarten

konkretisierte SK:

erläutern Funktionsanalogien in Natur und Technik

MK:

stellen fachspezifische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter sprachlicher Mittel und Fachbegriffe adressatenbezogen sowie problemorientiert dar und präsentieren diese anschaulich (MK 9).

66

4. Werkstoffkunde und Konstruktionen in der Technik– welche Eigenschaften sind wichtig?

- Was trägt wie?

- Was ist wofür einsetzbar?

- Welche Eigenschaften haben verschiedene Werkstoffe und Konstruktionen?

konkretisierte SK:

stellen für technische Problemlösungen relevante Funktionsprinzipien biologischer Systeme dar,

konkretisierte UK:

erörtern Möglichkeiten und Grenzen des Prinzipientransfers von biologischen auf technische Systeme,

HK:

entwickeln auch in kommunikativen Zusammenhängen Lösungen und Lösungswege für komplexere fachbezogene Probleme und setzen diese ggf. um (HK 3).

67

5. Bionik meets Technik – wie konstruiere und fertige ich einen lauffähigen Roboter?

- Fortbewegungsmuster in der Natur

- Wie sind die Knotenpunkte/Gelenke aufgebaut?

- Schrittfolgen-Rotation in Translation umwandeln -Artikulierte Bewegungen-Betrachtung des Schwerpunktes, ab wann kippt´s?-Sensorik - was braucht mein Laufroboter?-Signalverarbeitung und Steuerung des Roboters

- Bau von Laufrobotern(virtuell mit CADoder NXT Simulator, mittels Robotiksystembaukasten oder als Funktionsmodell)

- Testen von Laufrobotern 68

Diagnose von Schülerkonzepten:

· Funktionsprüfung verschiedener Laufroboter

Leistungsbewertung:

· Schülerreferate zu Laufrobotern und deren Bauweisen

· Dokumentation der eigenen Roboterkonstruktion

· Präsentation des Funktionsmodells

69

für

Ihre Aufmerksamkeit

HERZLICHENDANK

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