Rahmenpläne für die beruflichen Schulen des Landes Hessen

Rahmenpläne für die beruflichen Schulen des Landes HessenZweijährige Fachschule Fachbereich Technik Fachrichtung Elektrotechnik - 11 -

Zweijährige FachschuleFachbereich: TechnikFachrichtung: Elektrotechnik

Lernbereich II

Übersicht der Fächer

Mathematik 240 Unterrichtsstunden

Technische Physik 120 Unterrichtsstunden

Chemie 40 Unterrichtsstunden

Elektrotechnik 240 Unterrichtsstunden

Elektronik 160 Unterrichtsstunden

Informationsverarbeitung 160 Unterrichtsstunden

Betriebsorganisation 40 Unterrichtsstunden


Fachrichtung: Elektrotechnik

Lernbereich II

Fach: Mathematik (240 Std.)Lernfelder

Zahlbereiche und algebraische Verfahren (ca. 60 Std.)Funktionale Zusammenhänge (ca. 100 Std.)Anwendungen aus der Differential- und Integralrechnung (ca. 40 Std.)Statistische Methoden und ihre Anwendungen (ca. 40 Std.)

Vorbemerkungen

Mathematik hat in der Fachrichtung Elektrotechnik eine dreifache Bedeutung:- Anwendungsorientiert dient sie dazu, den Studierenden technische und naturwissenschaftliche

Sachverhalte zu erschließen und somit den Anforderungen technischer Fächer zu genügen.- Zukunftsorientiert legt sie eine Grundlage dafür, daß sich Technikerinnen und Techniker in der

beruflichen Praxis in neue oder andere Bereiche der Technik einarbeiten können. Sie ist damitein Baustein für die Befähigung zu lebenslangem Lernen.

- Allgemeinbildend trainiert sie Methoden wie Formalisieren, Strukturieren, Analogisieren undGeneralisieren, die auch in anderen Bereichen angewendet und ganz allgemein für Problem-lösungen herangezogen werden können.

In der Fachschule des Fachbereiches Technik sollte auf formale Beweise und Beweisverfahrenverzichtet werden. Sie müssen zugunsten der technischen Anwendung in ihrer Bedeutung zurück-treten. Allerdings muß ist strenge Logik der Argumentation zu achten, eine Vermittlung vonrezepthafter Mathematik muß vermieden werden. Wo immer möglich, ist ein fächerübergreifendertechnischer Bezug herzustellen, um dadurch zur Beschreibung, Durchdringung, Vertiefung undzum besseren Verständnis fachkundlicher Inhalte beizutragen.

Funktionen und damit zusammenhängende Denkweisen bilden den Kern der Mathematik in derFachschule. Die bildliche Darstellung (Diagramme, Funktionsgraphen), das Analysieren vonfunktionalen Zusammenhängen sowie Mathematisieren verbal formulierter funktionaler Zusam-menhänge sind von zentraler Bedeutung und können durch die Berücksichtigung von Anwender-programmen (Computer-Algebra-Systeme) deutlich aufgewertet werden (z.B. Auswertung vonParameteränderungen). Für die Studierenden soll nicht die Ausführung einzelner Rechenopera-tionen, sondern das Erkennen der Abfolge von zur Lösung führenden Rechenoperationen imVordergrund stehen.Wegen der ständig an Bedeutung zunehmenden Computertechnik sind Kenntnisse mathematischerVerfahren und mathematischer Strukturen in der Datenverarbeitung (z.B. mathematische Struk-turen der Codierung von Zahlen bzw. Datentypen) ebenso wichtig wie das Verstehen informa-tischer Denk- und Arbeitsweisen. Neben dem funktionalen Denken sind somit auch algorithmischeVerfahren für den Mathematikunterricht bedeutsam.Mit zunehmender Datenflut auf allen Wissens- und Arbeitsgebieten wird es immer wichtiger, Datenzu präsentieren und zu bewerten. Die Bedeutung von Kenntnissen über Methoden und Verfahrender beschreibenden Statistik nimmt daher zu.


Fachrichtung Elektrotechnik

Lernbereich IIFach: Mathematik

Lernfeld: Zahlbereiche und algebraische Verfahren (ca. 60 Std).Ziele:Elementare algebraische Begriffe und Gesetzmäßigkeiten anwenden und vertiefen.Die komplexe Rechnung als ein Instrument zur Vereinfachung von Berechnungen in derElektrotechnik verstehen und anwenden.

Inhalte:- Konstante, Variable, Term- Potenzen, Wurzeln, Logarithmen- Zahlensysteme

z.B. duales und hexadezimales Zahlensystem, Aufbau, Konvertierung und Grundrechenarten- Darstellung verschiedener Datentypen in einem Rechner, logische Operationen- Vektoren, Zeigerdiagramme- Eigenschaften von komplexen Zahlen- Berechnungen mit komplexen Zahlen in der Wechselstromtechnik

Didaktische und methodische Hinweise:Für die Studierenden ist der Umgang mit grundlegenden algebraischen Strukturen Wiederholungund Vertiefung. Bei der Behandlung bieten sich hier Tutorien und Gruppenarbeit zur Kompen-sierung von individuellen, schullaufbahnbedingten Defiziten an. Gegebenenfalls sollte auch derEinsatz von Computerprogrammen erfolgen.

Das duale und hexadezimale Zahlensystem wird den Studierenden ebenfalls aus den vorausge-gangenen Bildungsgängen bekannt sein. Ziel ist es, das Wissen zu aktualisieren und individuelleWissensdefizite zu kompensieren. Dieses Thema kann daher zügig behandelt werden. Ein Anwen-dungsbezug ergibt sich in der Rechner- bzw. Datentechnik wie z.B.:

- verschiedene Zahlentypen und Zeichen mit dem dualen Zahlensystem im Rechner codieren, wienatürliche Zahlen, Dezimalzahlen, Buchstaben, Zeichenketten, logische Variable

- Rundungsfehler und Grenzen von numerischen Verfahren- Bedeutung und Notwendigkeit von Datenstrukturen in Programmiersprachen- Eigenschaften von verschiedenen Datentypen- Darstellung von Bussignalen oder Ein-/Ausgabegrößen.

Es sollten Absprachen mit den Kolleginnen und Kollegen des Fachs Informationsverarbeitunggetroffen werden. Je nach Voraussetzungen und Anforderungen kann hier auch auf Boole-Operationen eingegangen werden.Das Themengebiet Vektoren und komplexe Zahlen ist im wesentlichen als eine Ergänzung undVertiefung für die Belange der Wechselstromtechnik zu sehen und sollte daher fast ausschließlichanwendungsbezogen bearbeitet werden. Der Umgang mit komplexen Zahlen ließe sich auch ineinem Programmierkurs gut thematisieren (z.B. Prozeduren zu den Grundrechenarten).Absprachen mit den Kolleginnen und Kollegen des Faches Elektrotechnik in Bezug auf diegewünschten Anforderungen und den Zeitpunkt für die Behandlung der komplexen Zahlen sindunerläßlich. Ebenso sollten die vom Fach Mathematik für die Fächer Regelungstechnik undEnergietechnik einzubringenden Inhalte (z.B. Ortskurven) definiert werden.



Lernbereich IIFach: Mathematik

Lernfeld: Funktionale Zusammenhänge (ca. 100 Std.)

Ziele:Entwicklung und Schulung des funktionalen Denkens durch Anwendung mathematischer Methodenzur Formulierung von funktionalen Zusammenhängen.Physikalische, technische, ökonomische und ökologische Zusammenhänge durch Mathe-matisierung mit zunehmender Abstraktion in mathematischen Funktionen und Gleichungenausdrücken.Problemlösungen durch Erstellen entsprechender Algorithmen auffinden.

Inhalte:- Elementare Funktionseigenschaften- Funktionen und Gleichungen (auch aus Text- und Sachzusammenhängen entwickeln)- Algebraische und numerische Verfahren zur Lösung von Gleichungssystemen- Rationale Funktionen- Periodische Funktionen, Überlagerung von Sinusfunktionen- Exponential- und Logarithmusfunktionen- Nomographie mit einfach- und doppeltlogarithmischen Teilungen

Didaktische und methodische Hinweise:In diesem Lernfeld wird ein Prinzip der Mathematik deutlich: Von verbalen Beschreibungen einesZusammenhangs hin zu einer formalen, abstrakten Darstellung durch eine mathematischeGleichung, die auf alle anderen gleichartigen Fälle übertragbar ist. Die Möglichkeiten vonBerechenbarkeit werden deutlich gemacht, wobei auch auf die Grenzen dieser Berechenbarkeitaufmerksam gemacht werden muß. Da es große Schwierigkeiten bereitet, aus der textlich-verbalenBeschreibung eines funktionalen Zusammenhangs eine Funktionsgleichung zu ent-wickeln, solltedie Umsetzung von Text in Gleichungen geübt werden. Eine nur formelhafte Darstellung vonFunktionen muß auch hier vermieden werden. Die Entwicklung von Funktions-gleichungen ausWerten von Tabellen weist auf die experimentelle Entwicklung von Gleichungen durchApproximation hin.

Der Einsatz von Rechnern ist im Unterricht dringend anzuraten (s. Vorbemerkungen). Mathe-matische Programme eignen sich für die Untersuchung und Darstellung von Funktionen, die Ent-wicklung von Tabellen und die Suche von Lösungen. Hier ist auch eine Verbindung zum FachInformationsverarbeitung denkbar, indem graphische Darstellungen programmiert oder Algo-rithmen für numerische Lösungen entwickelt und ausgetestet werden können.

In Zusammenarbeit mit den Lehrerinnen und Lehrern der Fächer Technische Physik, Elektro-technik und Elektronik sollte auf die Normung für die Darstellung von Tabellen und Graphen,Größen mit Einheiten, Maßstabsfaktoren und Koordinatentransformation eingegangen werden. DerInhaltsbereich „Lineare Gleichungssysteme“ eignet sich besonders für Mathematisierungs-prozesse(z.B. Schnittpunktbestimmung von zwei Kennlinien, Arbeitspunktbestimmung, Opti-mierungsprobleme, Bestimmung von Strömen und Spannungen in Netzwerken). Insbesondere fürdie Elektrotechnik sind Schwingungsprobleme von Bedeutung.


Studierende müssen die mathematischen Methoden (graphische und analytische) kennen, um sie inden physikalischen und technischen Fächern einsetzen zu können.

Die graphische Darstellung der Überlagerungen von Sinusschwingungen kann einen Zugang zurFourieranalyse bieten, die für Anwendungen in der Meßtechnik wichtig ist.Durch analytische und graphische Überlagerung von Sinuskurven kann das entsprechende Ver-ständnis für periodische Funktionen in Form von Rechteckfunktionen, Sägezahnfunktionen u.a.erreicht werden.

Der Einfluß von Teilfunktionen (Fourierglieder) auf die Gesamtfunktion kann durch die Über-lagerung von Sinuskurven mit Hilfe von selbstentwickelten Programmen oder mathematischerSoftware untersucht werden.

Es bietet sich an, die Funktionsgleichung der Exponentialfunktion aus Meßreihen der Physik oderder Elektrotechnik über die graphische Darstellung zu entwickeln (z.B. in der Elektrotechnik:Lade- und Entladevorgänge von Kondensatoren, in der Physik: radioaktiver Zerfall; Abkühlung vonStoffen und Reibung; in der Ökonomie: Kapitalzuwachs; in der Ökologie:Bevölkerungs-wachstum).

Im Bereich der gedämpften Schwingung erfolgt eine Verknüpfung der trigonometrischen mit derExponentialfunktion. An vielen Beispielen aus Physik, Mechanik und Elektrotechnik kann dieBedeutung gedämpfter Schwingungen ermessen werden.

Die logarithmische Funktion kann als Umkehrfunktion aus der Exponentialfunktion entwickeltwerden.Über die logarithmische Funktion sollen logarithmische Teilungen entwickelt werden, diedie Basis von logarithmischen Funktionspapieren und logarithmischen Skalen sind. Damit könnendie Studierenden einfach Nomogramme entwickeln. Umgekehrt können Meßreihen in einfach- oderdoppeltlogarithmische Papiere eingetragen und aus dem Verlauf eine Potenz- oder Exponen-tialfunktion bestimmt werden.


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich IIFach: Mathematik

Lernfeld: Anwendungen aus der Differential-und Integralrechnung (ca. 40 Std.)Ziele:Methoden der Differential- und Integralrechnung zur Lösung technischer Probleme kennen undanwenden.

Inhalte :- Grundbegriffe und Zusammenhänge der Differential- und Integralrechnung

z.B. Grenzwerte, Differentialquotient, Flächenintegral- Anwendung der Differential- und Integralrechnung in der Technik

Didaktische und methodische Hinweise:Der Schwerpunkt der Differentialrechnung sollte in der Betrachtung technikbezogener Zusam-menhänge liegen (als Änderungsrate). Als Beispiele aus der Elektrotechnik können das Induk-tionsgesetz, der differentielle Widerstand, die Vierpole als Differenzierer und Integrierer und dieLeistungsanpassung behandelt werden.

Im Bereich der traditionellen Differentialrechnung sollten keine Kurvendiskussionen im herkömm-lichen Sinne durchgeführt werden. Dies kann exemplarisch mit Hilfe eines entsprechenden Pro-gramms bzw. marktüblicher Taschenrechner gezeigt werden.

Bei der Betrachtung der Integralrechnung (aufgefaßt als Änderungseffekt) können insbesondere dieBelange der Meßtechnik, der Leistungselektronik (Mittelwerte, Effektivwerte stetiger und diskreterGrößen) und der Regelungstechnik (I-Regelverhalten) Berücksichtigung finden.

Die Studierenden können nach der Auswahl des zu betrachtenden Vorgangs die interessierendenFragen eigenständig formulieren und sich das zur Problemlösung notwendige Wissen eigenständigaus Büchern oder mit entsprechender Software erarbeiten.


Fachrichtung ElektrotechnikLernbereich IIFach: Mathematik

Lernfeld: Statistische Methoden und ihre Anwendungen (ca. 40 Std.)Ziele:Daten aus Umwelt, Technik und Wirtschaft mit den Methoden der beschreibenden Statistik auf-bereiten und analysieren.Statistisch gewonnene Aussagen kritisch beurteilen.

Inhalte:- Beschreibende Statistik

Präsentationsformen und quantitative Merkmale von statistischem Datenmaterial- Wahrscheinlichkeitsrechnung

Wahrscheinlichkeitsbegriff, Stichproben, Normalverteilung- Beurteilende Statistik, Testverfahren

z.B. Näherungswerte für unbekannte Konstanten, Korrelation, Regression

Didaktische und methodische Hinweise:Bei diesem Lernfeld lassen sich eine Vielzahl von Vorgängen aus den Tätigkeitsbereichen vonTechnikerinnen und Technikern aufgreifen.Exemplarisch seien genannt:- Aufbereitung und Auswertung von Meßreihen- Zusammenhänge zwischen verschiedenen Meßgrößen- Ausgleich von Meßfehlern- Qualitätskontrollen bei Produktion bzw. Wareneingang- Zufallsbedingte Zugriffsverfahren (z.B. auf Übertragungsmedien und andere Hardwarekomponenten)- Ausfallwahrscheinlichkeit von technischen Systemen.

Der Zugang zu Methoden der Statistik und ihre Anwendung erfordert nur Kenntnisse überelementare algebraische Umformungen. Deshalb können sich Studierende in diese Thematikweitgehend selbständig einarbeiten. Hilfsmittel, wie z.B. Business Graphic Tools, Mathematik-programme mit Statistikfunktionen, Analyse- und Darstellungssoftware, Sortieralgorithmen solltendabei eingesetzt werden.

Die Studierenden lernen so exemplarisch, wie sie auch Defizite im mathematischen Bereich eigen-ständig kompensieren können. Die Vermittlung der entsprechenden Methodenkompetenz stehtauch hier im Mittelpunkt.

Der Zeitpunkt der Behandlung des Lernfeldes ist frei wählbar. Außer elemen-taren algebraischenUmformungen sind keine weiteren mathematischen Voraussetzungen notwendig.



Lernbereich II

Fach: Technische Physik (120 Std.)Lernfelder

Bewegungsvorgänge und Energiewandlung (ca. 40 Std.)Schwingungsfähige Systeme (ca. 30 Std.)Untersuchung optischer Bauteile und Geräte (ca. 30 Std.)Wärmeerscheinungen (ca. 20 Std.)

Vorbemerkungen

Das Fach Technische Physik soll die Studierenden in die Lage versetzen, die bereits vorhandenenGrundkenntnisse der naturgesetzlichen Zusammenhänge zu erweitern und auf technische Pro-blemstellungen anzuwenden. Die Kenntnis von unterschiedlichen Strategien und Methoden zurProblemlösung und der Transfer und die Reduktion auf einfachere Strukturen sind notwendigeVoraussetzungen für ein erfolgreiches Arbeiten als Technikerin oder als Techniker.

Die Lernfelder sind so formuliert, daß die Ausbildung der Studierenden sich an den bestehendenund wandelnden Anforderungen orientieren kann und daß schulspezifische Gege-benheitenentsprechend dem angestrebten Schulprofil berücksichtigt werden können.

Die physikalische Arbeitsweise ist für handlungsorientierten Unterricht besonders geeignet:- Empirisch gewonnenes Material wird geordnet, in Zusammenhang gebracht und auf Abhängig-

keiten untersucht.- Beobachtungen unter planmäßig herbeigeführten Bedingungen werden durch Messungen quanti-

fizierbar.- Der Planung von Experimenten gehen Vermutungen (Hypothesen) voraus.- Die Experimente sollten möglichst einfach, übersichtlich und unter reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden.- Am Ende der Beobachtungs- und Experimentierphasen werden die Meßergebnisse durch quantitative Gesetze beschrieben.- Eine Fehlerbetrachtung mit nachfolgender Fehlerrechnung ist bei solchen Experimenten durchzuführen, die eine besondere Anforderung an Genauigkeit stellen.- Eine wechselseitige Ergänzung der induktiven und deduktiven Arbeitsmethode ist anzustreben, da wissenschaftliche Fortschritte stets durch Zusammenwirken von Experiment und Theorie gekennzeichnet sind.- Mit Hilfe von computergestützten Simulationen lassen sich aus den experimentell gefundenen mathematisch-physikalischen Zusammenhängen weitergehende Folgerungen ziehen. Die Trag- fähigkeit der Simulation in Bezug auf die Realität ist stets kritisch zu überprüfen. Die verwen- deten Simulationen dürfen nicht um ihrer selbst willen oder anstelle realer Experimente eingesetzt werden.Die Berücksichtigung dieser Grundsätze fördert das Verantwortungsbewußtsein und die Kritik-fähigkeit als wichtige Ziele naturwissenschaftlichen Unterrichts. Damit eine zunehmende ganzheit-liche Denkweise unterstützt wird, ist es wichtig, die Einzelgesetze verschiedener Teilgebiete zueinem möglichst lückenlosen und widerspruchsfreien System zusammenzufügen.



Lernbereich IIFach: Technische Physik

Lernfeld: Bewegungsvorgänge und Energiewandlung (ca. 40 Std.)

Ziele:Experimentelle Untersuchung von Bewegungsvorgängen planen, durchführen, auswerten unddokumentieren.Engergiewandlung in technischen Systemen unter Einbeziehung regenerativer und alternativerEnergieformen untersuchen.

Inhalte:- Lineare und kreisförmige Bewegungen, Trägheitsmoment- Newtonsche Axiome, Energieerhaltungssatz- Reibungsphänomene- Wirkungsgrad- Regenerative und alternative Energiearten, Energiewandlung

Didaktische und methodische Hinweise:Anknüpfend an die Erfahrungen der Studierenden beim alltäglichen Umgang mit Fahrzeugenkönnen die Wirkungen der Einflußgrößen Kraft, Masse und Beschleunigung zunächst qualitativbeurteilt werden. Die quantitativen Zusammenhänge sollten mit geeigneten Modellen, z.B. Fahr-bahn, Zentralkraftgerät, weitgehend durch die Studierenden experimentell ermittelt werden. Mitden gewonnenen Ergebnissen und Gesetzmäßigkeiten kann auf den Energieerhaltungssatz hinge-führt werden.

Das gleichzeitige Auftreten verschiedener Energieformen sollte erkannt werden. Durch quanti-tative Untersuchungen einfacher Systeme kann der Energieerhaltungssatz angewandt und derWirkungsgrad bestimmt werden.Kontinuitätssatz und Bernouillische Druckgleichung können beiBedarf aus dem Energieerhaltungssatz abgeleitet werden.

Auf Probleme der Energiespeicherung ist unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkteneinzugehen. Die Behandlung regenerativer und alternativer Energieformen kann an Experimentenmit Solarzellen, Sonnenkollektoren und Wärmepumpen erfolgen. Sonnenkollektoren und Wärme-pumpen können unter dem Gesichtspunkt der Minimierung von Energieverlusten und der Wärme-rückgewinnung im Lernfeld Wärmeerscheinungen weiter untersucht werden.



Lernbereich IIFach: Technische Physik

Lernfeld: Schwingungsfähige Systeme (ca. 30 Std.)Ziele:Schwingungsvorgänge und Wellenerscheinungen in technischen Systemen beurteilen und quanti-fizieren.Inhalte:- Frequenz, Dämpfung, Resonanz- Übertragung von Schwingungsenergie zwischen Oszillatoren- Wellenbeschreibung und -arten- Wellenausbreitung, Überlagerung

Didaktische und methodische Hinweise:Durch Beobachtung verschiedener Schwingungsvorgänge sollen der Schwingungsbegriff definiertund die Bedingungen für die Entstehung, den Fortbestand und den Verlauf erarbeitet werden.Hierbei läßt sich die Umwandlung der verschiedenen Energieformen mit dem Energieerhaltungs-satz beschreiben.Weg-Kraft-Gesetz sowie Elongations-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungsgesetz und die Däm-pfung sind mit Hilfe geeigneter Experimente zu ermitteln. Zur Mathematisierung der experimen-tellen Ergebnisse ist die Zusammenarbeit mit dem Fach Mathematik anzustreben.

Bei der Behandlung des Themas „Wellen“ können sowohl mechanische, akustische oder elektro-magnetische Vorgänge betrachtet werden. Als technische Anwendungen bieten sich z.B. folgendeBereiche an: Werkstoffprüfung mit Ultraschall, Radar, Ultraschalldurchflußmessung, mechanischeResonanzprobleme, Minimierung von Arbeitslärm.


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich IIFach: Technische Physik

Lernfeld: Untersuchung optischer Bauteile und Geräte (ca. 30 Std.)Ziele:Eigenschaften des Lichtes erklären, Funktion optischer Bauteile und Geräte beschreiben und derenEinsatz begründen.

Inhalte:- Modellvorstellungen- Optische Gesetzmäßigkeiten und Phänomene- Optoelektronische Wandler- Laser, Lichtwellenleiter

Didaktische und methodische Hinweise:Die unterschiedlichen Modellvorstellungen des Lichtes sind durch geeignete Experimente zudemonstrieren. Lichttechnische Größen sollten im Hinblick auf optimale Arbeitsplatzgestaltungbehandelt werden. Dazu sind die gesetzlichen Vorschriften heranzuziehen und ihre Einhaltung z.B.im Schulbereich zu überprüfen.

Anwendungstechnische Beispiele für die Lasertechnik ergeben sich in der Informations- undKommunikationstechnik, in der Meßtechnik und in der Fertigung (Schneiden, Schweißen, Fügen).Für optoelektronische Wandler seien folgende Anwendungsbeispiele genannt: Lichtschranke,Optokoppler, Bewegungsmelder, Infrarotsichtgerät, CCD-Kamera, Solartechnik. Die Unter-suchung optischer Gesetzmäßigkeiten und Phänomene kann mit Hilfe von Strahlführungssystemenaus der Lasertechnik und an Lichtwellenleitern erfolgen.


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich IIFach : Technische Physik

Lernfeld: Wärmeerscheinungen (ca. 20 Std.)Ziele:Temperaturverhalten von Bauteilen und Geräten beurteilen und Maßnahmen zur Betriebs-sicherheitplanen.Maßnahmen zur Minimierung von Energieverlusten und zur Wärmerückgewinnung untersuchen.

Inhalte:- Wärmeausdehnung- Ideale und reale Gase- Wärmeübertragung, Wärmekapazität, Wärmedämmung- Erster Hauptsatz der Wärmelehre- Wärmepumpe, Kraft-Wärmekopplung- Sonnenkollektoren

Didaktische und methodische Hinweise:Ausgehend von den Alltags- und Berufserfahrungen der Studierenden können anhand geeigneterExperimente die physikalischen Gesetzmäßigkeiten bei Wärmeerscheinungen erarbeitet werden. Jenach fachlichem Anspruch können hier z.B. Kühlprobleme an elektronischen Bauteilen untersuchtund Lösungsmöglichkeiten (Kühlbleche, Peltierelement, u.ä.) aufgezeigt und berechnet werden.

Die Begriffe Wärmeübertragung, Wärmekapazität und Wärmedämmung sind insbesondere unterdem Gesichtspunkt der Energieersparnis zu betrachten. Hierbei können z.B. Versuche mitWärmepumpen, Solarkollektoren, Thermohaus u.ä. durchgeführt werden. Eine intensivereBehandlung einzelner Anlagen in Projekten erscheint sinnvoll.


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich II

Fach: Chemie (40 Std.)Lernfeld

Chemie für Elektrotechniker

Vorbemerkungen

Die Chemie ist Grundlage für bekannte und neue Werkstoffe der Elektrotechnik. ChemischeGrundkenntnisse befähigen die Technikerin oder den Techniker, für den jeweiligen Verwendungs-zweck die richtige Werkstoffauswahl zu treffen und dabei auch im Hinblick auf eine spätere Ent-sorgung sachgerechte Lösungen zu finden.

Gesicherte Kenntnisse über den Atomaufbau sind die Voraussetzung für das Verständis der unter-schiedlichen Bindungsarten sowie der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Stoffen.Ein tieferes Eindringen in das Wesen von chemischen Reaktionen kann dem Studierenden nur überStrukturkenntnisse gelingen. Auf die energetische Betrachtungsweise von Zusammenhängen undGesetzmäßigkeiten ist hinzuarbeiten.

Bei einem handlungsorientierten Unterrichtsansatz darf auf Experimente nicht verzichtet werden.Sie sollten möglichst einfach, übersichtlich und unter reproduzierbaren Bedingungen durchgeführtwerden. Die Planung von chemischen Experimenten, ihre Durchführung und Auswertung fördertdas Verantwortungsbewußtsein und die Kritikfähigkeit als wichtige Ziele naturwissenschaftlichenUnterrichts.

Damit eine zunehmende ganzheitliche Denkweise unterstützt wird, ist es wichtig, die Einzeler-kenntnisse verschiedener Teilgebiete zu einem möglichst lückenlosen und widerspruchsfreienSystem zusammenzufügen. Darüberhinaus kann gerade im Chemieunterricht ein durch fachlicheArgumente gestütztes Umweltbewußtsein geschult werden.


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich IIFach: Chemie

Lernfeld: Chemie für Elektrotechniker (40 Std.)Ziele:Für die Elektrotechnik bedeutsame Stoffe, deren Eigenschaften und Verwendungen mit denGrundbegriffen der chemischen Fachsprache beschreiben und bewerten.

Inhalte:- Atommodelle, Stoffstruktur- Unterschiedliche Bindungsarten, Reaktionsgleichungen- Säuren und Basen als Arbeits- und Gefahrstoffe, Entsorgung- Wasser als Lösungs- und Transportmittel- Redoxreaktionen- Nichtmetallische und metallische Werkstoffe der Elektrotechnik

Didaktische und methodische Hinweise:Anhand der historischen Entwicklung der Atommodelle läßt sich zeigen, wie durch immer diffe-renziertere Erkenntnisse über den Atomaufbau Eigenschaften und Verhalten von Stoffen ihreratomistischen bzw. molekularen Struktur zugeordnet werden können. Auf die Anwendungs-bereiche und Grenzen der Modellvorstellungen ist einzugehen.

Zur Beurteilung des Bindungsverhaltens sind Eigenschaften der beteiligten Elemente heranzu-ziehen wie: Position im PSE, Elektronegativität, Metallcharakter u.ä. Die unterschiedlichenBindungsarten sind als Grenzzustände zu verdeutlichen. Auf das Prinzip der Energieminimierungals treibende Kraft einer Reaktion ist einzugehen.

Die vielfältigen Funktionen des Wassers als Lösungs- und Transportmittel aus technischer, öko-nomischer und ökologischer Sicht sind zu beurteilen. Dabei sollte eine grundsätzliche Sensibili-sierung der Studierenden für wichtige mit dem Wasser zusammenhängende Probleme am Arbeits-platz und im privaten Bereich erreicht werden. Die Einbindung von Studierenden in die Vorbe-reitung, Durchführung und Dokumentation von Exkursionen zu modernen Wassergewinnungs- undAbwasserreinigungsanlagen bietet sich an.

Es ist davon auszugehen, daß der Absolvent der Fachschule in seiner zukünftigen beruflichenTätigkeit Verantwortung für den Umgang mit Gefahrstoffen wie z.B. Säuren und Basen erlangt.Nach Maßgabe der gesetzlichen Bestimmungen ist er zu einem ordnungsgemäßen Handelnverpflichtet; Lösungsmöglichkeiten und Hilfen sind deshalb zu erarbeiten. Insbesondere ist aufUnfallverhütung, pH-Wert, Neutralisation, Entsorgung und Rauchgasreinigung einzugehen.Darüber hinaus ist eine ergänzende fächerübergereifende Behandlung der juristischen Aspekte derHaftung dringend geboten.

Je nach Vorkenntnissen und Interessenlage der Studierenden können bei den Redoxreaktionen ge-eignete Anwendungen aus folgenden Bereichen ausgewählt werden: Autokatalysator, Elektro-lytische Gewinnung von Metallen, z.B. Kupfer oder Aluminium, Oberflächenveredelung durchGalvanisieren, Elektrolyte, elektrochemische Spannungsreihe, galvanische Elemente und derenEntsorgung, Lokalelemente, anodischer und katodischer Korrosionsschutz. Auf die besondere


Problematik des Einsatzes von Schwermetallen, die ordnungsgemäße Entsorgung von schwer-metallhaltigen Bauteilen, aber auch auf die leistungssteigernde Wirkung sollte eingegangen werden.

Eine besonders plausible Erklärung der Leitungsmechanismen in metallischen und nicht-metallischen Werkstoffen der Elektrotechnik läßt sich mit dem Energiebändermodell geben. Imübrigen empfiehlt sich eine Absprache geeigneter Anwendungen mit den Lehrerinnen und Lehrernder Grundlagenfächern Elektrotechnik und Elektronik.



Lernbereich II

Fach: Elektrotechnik (240 Std.)Lernfelder

Analyse elektrischer Stromkreise (ca. 80 Std.)Wechselstromkreise (ca. 60 Std.)Untersuchung eines elektrotechnischen Gerätes (ca. 40 Std.)Schaltungen mit Kondensatoren, Spulen und realen Widerständen (ca. 60 Std.)

Vorbemerkungen

Das Fach Elektrotechnik hat im Fächerkanon der Fachrichtung Elektrotechnik eine zentrale Stel-lung. Aufbauend auf der aus der beruflichen Erstausbildung vorhandenen Fach- und Methoden-kompetenz der Studierenden sollen Grundlagen erarbeitet werden, auf die in den Fächern desLernbereichs III zurückgegriffen werden kann.

Die vier Lernfelder haben unterschiedliche Schwerpunkte. Da die Vorkennt-nisse erfahrungsgemäßrecht unterschiedlich sind, muß im ersten Lernfeld eine Angleichung des Kenntnisstandes derStudierenden erreicht werden. Im Mittelpunkt steht aber die Anwendung der berufsspezifischenMethoden bei der 'Analyse elektrischer Stromkreise'. Im Lernfeld 'Wechselstromkreise' steht dieAnwendung der komplexen Rechnung im Vordergrund, ohne dabei die experimentelle Methode zuvernachlässigen. Bei 'Schaltungen mit Kondensatoren, Spulen und realen Widerständen' wird daszuvor erarbeitete Wissen unter ver-änderter Betrachtungsweise auf reale Bauteile und Schaltungender Gleich- und Wechselstrom-technik angewendet, neu geordnet und erweitert. Das Lernfeld'Untersuchung eines elektrotechnischen Gerätes' stellt die Analyse auf der Geräte-, Komponenten-,Elementen-ebene in den Mittelpunkt, wobei die Fehlersuche mit eingeschlossen ist. Es ist denkbar,daß die beiden letztgenannten Lernfelder zeitlich parallel bearbeitet werden.

Die Ziele sollten im allgemeinen über einen handlungsorientierten Ansatz erreicht werden, eine reintheoretische Vorgehensweise ist zu vermeiden. Dies wird auch dadurch begünstigt, daß dieGrundlagen der Meßtechnik in das Fach Elektrotechnik integriert sind. Der Studierende muß alsoimmer wieder für wechselnde Meßaufgaben, mit unterschied-lichen Meßgeräten und MeßverfahrenMessungen planen, durchführen, protokollieren, auswerten und die Ergebnisse bewerten. DieseMethode kann in Problemstellungen der Elektrotechnik einführen und die Erarbeitung vonLösungen unterstützen.

Fächerübergreifend bedarf es zur Erarbeitung verschiedener Inhalte vor allem einer engen Zusam-menarbeit mit dem Fach Mathematik. Hier ist eine ständige Koordination zwischen den beteiligtenLehrkräften erforderlich.



Lernbereich IIFach: Elektrotechnik

Lernfeld: Analyse elektrischer Stromkreise (ca. 80 Std.)Ziele:Ohmsche elektrische Stromkreise der Praxis beschreiben, dimensionieren, projektieren.Mathematische und graphische Verfahren anwenden.Messungen elektrischer Größen planen, durchführen, bewerten und dokumentieren.Energieerzeugung, -verteilung und -verbrauch unter ökonomischen, ökologischen und politischenGesichtspunkten bewerten.

Inhalte:- Grundbegriffe:

z.B. Energie, Spannung, Ladung, Strom, Potential, Widerstand, Arbeit, Leistung, Wirkungs-grad,Effektivwert, Momentanwert, arithmetischer Mittelwert

- Gesetzmäßigkeiten:z.B. Ohmsches Gesetz, Kirchhoffsche Regeln, Abhängigkeit von Energie, Arbeit und Leistung beiParallel- und Reihenschaltung, Abhängigkeiten der Widerstände

- Berufsspezifische Methoden:z.B. Arbeiten mit Zählpfeilen, Arbeiten mit graphischen Darstellungen (Kennlinien, Linien-diagrammen), Arbeiten mit Datenblättern, Arbeiten mit Tabellen und Formelsammlungen,experimentelle Methode, Einsatz von Ersatzschaltungen, Nachbildung durch Modelle, mathe-matische Methoden (lineare Gleichungssysteme, quadratische Gleichungen, Überlagerungs-verfahren, Rechnereinsatz)

- Messungen:z.B. Spannung, Strom, Widerstand, Leistung, Arbeit, analog, digital, Momentanwert,Spitzenwert, Effektivwert, arithmetischer Mittelwert, einfache Fehlerbetrachtung

- Schutzmaßnahmen- Gesellschaftliche Bewertungskriterien:

z.B. Energiekosten, Energieeinsparung, Primärenergieeinsatz, Umweltbelastung

Didaktische und methodische Hinweise:In diesem Lernfeld sollen die Grundbegriffe und Gesetzmäßigkeiten nicht erar-beitet (sie sindschließlich in der beruflichen Erstausbildung behandelt worden), sondern angewen-det werden. Dajedoch die Vorkenntnisse erfahrungsgemäß recht unterschiedlich sind, sollte eine Angleichung desKenntnisstandes der Studierenden erfolgen. So könnte man den Kenntnisstand z.B. überFragebogen und Lernaufgaben ermitteln und die Angleichung durch gezielte Unter-stützunganstreben.

Kleinere Projekte bzw. Aufgabenstellungen wie Projektierung einer Installation, Untersuchungeiner Wärmeanlage, Untersuchung eines komplexeren Netzwerkes (zwei oder mehr Spannungs-quellen, mehrere Widerstände in Reihe und parallel), Untersuchung eines R/2R-DA-Wandlers,Projektierung bzw. Realisierung einer Relaisanzugsverzögerung, Projektierung bzw. Realisierungeiner Temperaturüberwachung usw. können vorgesehen werden.




Lernfeld: Wechselstromkreise (ca. 60 Std.)Ziele:Wechselstromkreise der Praxis analysieren, meßtechnisch erfassen und mittels idealer Widerständebeschreiben.Dreiphasensystem mit dem Einphasensystem vergleichen, im Hinblick auf die Praxisbedeutungbewerten und Systemgrößen sowohl mathematisch als auch meßtechnisch erfassen.

Inhalte:- Gesetzmäßigkeiten:

z.B. Abhängigkeiten des induktiven und des kapazitiven Widerstandes, Leistungen bei komplexenWiderständen, Phasenverschiebung, Verkettung, Resonanz, Kompensation

- Methoden:z.B. komplexe Rechnung, Arbeiten mit Zeiger und Liniendiagrammen, Verwendung von Ersatz-schaltungen, Aufstellen und Arbeiten mit Ortskurven, Amplituden- und Phasengang,experimentelle Methode

- Messungen:z.B. Leiter- und Strangwerte, Arbeit, Leistung, Leistungsfaktor, Phasenverschiebung,Induktivität, Kapazität, Frequenz

- Praxisbedeutung

Didaktische und methodische Hinweise:In der Praxis treten nur reale Widerstände auf. Diese realen Widerstände sollen für die Be-schreibung in ideale Widerstände als Reihen- oder Parallelersatzschaltung betrachtet werden. Dabeiist die Gleichwertigkeit beider Schaltungen, aber es sind auch die jeweiligen Vorzügeherauszuarbeiten. Bei allen Betrachtungen soll von sinusförmigen Spannungen und Strömenausgegangen werden.

In diesem Lernfeld hat die mathematische Betrachtung in Verbindung mit graphischenDarstellungen einen hohen Stellenwert. Die Messungen sollten deshalb aber auf keinen Fallvernachlässigt werden. Die mathematischen Betrachtungen basieren auf Modellvor-stellungen undErsatzschaltungen, die meßtechnische Überprüfung stellt die Brücke zur Praxis dar.




Lernfeld: Untersuchung eines elektrotechnischen Gerätes (ca. 40 Std.)Ziele:Anwendung, Funktion und Betriebsverhalten eines elektrotechnischen Gerätes analysieren, meß-technisch untersuchen und anhand von Leistungskriterien bewerten.Fehlersuche in elektrotechnischen Geräten zielgerichtet planen und durchführen.Arbeitsschritte und Arbeitsergebnisse dokumentieren, vergleichen und beurteilen.Elektrotechnische Geräte unter technischen, ökonomischen und ökologischen Aspekten bewerten.

Inhalte:- Pflichtenheft (Anwendung, Aufgabe, Eigenschaften, Kennwerte)- Analyse auf der Geräte-, Komponenten-, Elementenebene:

· Technische Unterlagen (z.B. Blockschaltbild, Stromlaufplan, Funktions-/ Leistungsbeschreibung, Datenblätter)· Analyse und Beschreibung der Aufgaben, der Funktion und des Betriebsverhaltens· Technische Realisierung (z.B. diskret, integriert), Schutzmaßnahmen

- Messen/Prüfen, Darstellen und Auswerten:Auswahl von Meßschaltungen und Meßgeräten

- Fehlereingrenzung (und evtl. Fehlerbehebung)- Dokumentation:

z.B. Fehlerbeschreibung, Darstellung und Auswertung von Meßgrößen, Funktionsbeschreibung

Didaktische und methodische Hinweise:Bezogen auf Anwendungsbeispiele sollte ein elektrotechnisches Gerät (z.B. ein Stromver-sorgungsgerät) exemplarisch analysiert, meßtechnisch untersucht und beschrieben werden. DieEinzelkomponenten des Gerätes sowie die für ein Gesamtverständnis notwendigen Elemente sindproblem- und aufgabenorientiert zu erarbeiten, wobei insbesondere die Methode des experimen-tierenden Lernens erprobt und eingeübt werden sollte. Je nach Kenntnisstand werden einzelneSystemkomponenten nur in ihrer funktionalen Bedeutung erfaßt. Ebenfalls sind fachübergreifendeBezüge und Fragestellungen (z.B. zur Elektronik) möglich. Es wird empfohlen, die Untersuchungin Teamarbeit durchzuführen und die Studierenden an der Beurteilung ihrer Leistungen zu betei-ligen, z.B. durch gegenseitiges Vergleichen und Bewerten ihrer Dokumentationen.

Analyse und Beschreibung der Aufgaben, des Aufbaus, der Funktion und des Betriebsverhaltenssowie die Beurteilung in Bezug auf unterschiedliche Anwendungsfälle fördern grundlegende fach-liche, methodische und personale Kompetenzen.


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich IIFach: Elektrotechnik

Lernfeld: Schaltungen mit Kondensatoren,Spulen und realen Widerständen (ca. 60 Std.)

Ziele:Reale Bauteile der Elektrotechnik aufgrund ihrer Kenngrößen und Eigenschaften beurteilen undpraxisgerecht einsetzen.Aus der beruflichen Praxis entnommene Schaltungen der Gleich- und Wechselstromtechnik analy-sieren, meßtechnisch und mathematisch erfassen.

Inhalte:- Technische Ausführungen:

z.B. Kondensatoren, Spulen, Widerstände, Transformatoren, Relais- Gesetzmäßigkeiten:

z.B. Energiespeicherung in Feldern, Schaltvorgänge, Kraftwirkung, Induktionsgesetz- Methoden:

z.B. Arbeiten mit graphischen Darstellungen, Datenblättern und Applikationen, experimentelleMethode, exponentielle Übergangsfunktion, Fourieranalyse, Verwendung von Ersatzschaltungen

- Messungen:Auswahl von geeigneten Meßgeräten und Meßverfahren

Didaktische und methodische HinweiseUm Bauteile praxisgerecht einsetzen zu können, müssen sie aufgrund ihrer technischen Kenn-größen und Eigenschaften beurteilt und bewertet werden. Zusätzlich müssen aber auch dieökonomischen und ökologischen Randbedingungen mit berücksichtigt werden, wie z.B. Kosten-vergleich, Lebensdauer, schädliche Stoffe bei Überhitzung, schwermetallhaltige Inhaltsstoffe,Entsorgung. Die Bearbeitung dieser Zusammenhänge kann über Hausarbeiten, Referate oder Leit-texte erfolgen. Dies dient der Förderung des selbständigen Lernens und der Kommunikations-fähigkeit der Studierenden.

Bei der Untersuchung von Schaltungen der Gleich- und Wechselstromtechnik bieten sich z.B.Verzögerungsschaltungen, Differenzierschaltungen, Zündimpulserzeugung, Impulsübertrager,Wechselstrommeßbrücken, Tief-, Hoch- und Bandpässe, Phasenlageerkennung im Drehstromnetz,Ansteuerschaltung von Relais usw. an. Neben der meßtechnischen Untersuchung der Schaltungenkann auch geeignete Simulationssoftware eingesetzt werden, jedoch müssen die Randbedingungeneiner Simulation bewußt gemacht und diskutiert werden.



Lernbereich II

Fach: Elektronik (160 Std.)Lernfelder

Analoge Signalverarbeitung (ca. 60 Std.)Digitale Schaltungstechnik (ca. 100 Std.)

Vorbemerkungen

Das Fach Elektronik beschränkt sich im vorgegebenen Stundenrahmen auf die wesentlichenGrundzüge der analogen und digitalen Elektronik. Die Inhalte müssen dann im Zuge komplexerAnwendungen in den Fächern des 2. Ausbildungsabschnittes vertieft werden.

Bei vielen Inhalten kann dabei auf Vorkenntnisse aus der beruflichen Erstausbildung bzw. derberuflichen Erfahrung der Studierenden zurückgegriffen werden. Dabei geht es hier um eine An-gleichung der unterschiedlichen Fähigkeiten und Kentnisse und die Hinführung auf ein höheresAbstraktionsniveau.

Es sollte immer auf grundlegende Prinzipien und wiederkehrende transferfähige Strukturen undMethoden hingearbeitet werden, wie zum Beispiel die Verwendung von Ersatzschaltbildern, dieKenntnis exemplarischer Grundschaltungen und der Umgang mit linearen, nichtlinearen und rück-gekoppelten Systemen. Dazu gehört ebenfalls die Beschaffung und Auswertung von Informatio-nenaus Literatur und Datenblättern und die fachgerechte Anwendung bzw. Umsetzung von Normen.

Demonstration und Schülerübungen sind ein wichtiger Bestandteil im Fach Elektronik. Elek-tronische Schaltungen lassen sich auch mit geringem Bedienungs- und Kostenaufwand auf demRechner entwickeln und simulieren. Entsprechende Ausbildungsprogramme werden heute in großerVielfalt angeboten. Hier sind interessante neue methodische Ansätze realisiert, die das Verständnisder Schaltungsfunktionen vertiefen und sich zusätzlich motivationsfördernd aus-wirken. Dierechnerunterstützte Entwicklung bzw. Modifikation von Schaltungen ist im Unter-richt einesinnvolle Ergänzung.

Die Darstellungsweise sollte sich nicht nur auf die technische, meßbare und berechenbare Betrach-tung beschränken, sondern auch eine erweiterte (nicht meßbare oder planbare) gesellschaftlicheBetrachtungsweise berücksichtigen (z.B. Umweltaspekte, Wirtschaftlichkeit, Recyclinganforde-rungen).


Fachrichtung: ElektrotechnikLernbereich IIFach: Elektronik

Lernfeld: Analoge Signalverarbeitung (ca. 60 Std.)Ziele:Die Übertragungseigenschaften von Verstärkern ermitteln, nach Ersatzschaltbildern berechnen undim Hinblick auf Anwendungen und Anforderungen beurteilen.

Inhalte:- Eigenschaften von und Anforderungen an analoge Übertragungssysteme wie:

Kenn- und Grenzwerte, Offset, Stromaufnahme, Übertragungsgrößen, VierpoleigenschaftenStabilität, Zeit- und FrequenzverhaltenLinearität, Rauschverhalten,

- Störeinflüsse und deren Kompensation wie:Drift, Verzerrungen, Temperatur, ExemplarstreuungenEMV, Überspannungsschutz, Abschirmung, ErdungLast, Nichtlinearitäten,Wirtschaftlichkeit

- Typische Schaltungen zur Realisierung analoger Verstärkerfunktionen wie:Kleinsignalverstärker, Kopplungsarten, Anpassung,Ersatzschaltbilder, GegenkopplunsprinzipGleichspannungsvertärkerOperationsverstärker, Differenzverstärker

Didaktische und methodische Hinweise:Die Inhalte sind nach systemtheoretischen Gesichtspunkten angeordnet, um dadurch eine Projekt-orientierung und einen ganzheitlichen, handlungsorientierten Unterricht zu ermöglichen. Deshalbstellen die Inhalte nur eine exemplarische Übersicht dar.

Am Beispiel einer konkreten Verstärkerschaltung bzw. Aufgabenstellung wie Mikrophonver-stärker, Stereoanlage, Meßverstärker u.ä. sollte im ersten Schritt, ausgehend von der Block-darstellung, das prinzipielle Übertragungsverhalten (Vierpoleigenschaften) ohne Störeinflüssebetrachtet werden. Daraus können dann typische elektrotechnische Betrachtungs- und Arbeits-weisen wie Vierpoldarstellung, gesteuerte Quellen, Netzwerkanalyse und Arbeiten mit Kennlinienabgeleitet werden, die dann durch Software-Simulation in ihrer Bedeutung weiter veranschaulichtwerden.

Darauf aufbauend sollten dann die äußeren Einflüsse und deren Auswirkungen untersucht werden.Erst im letzten Schritt wird dann auf die schaltungstechnischen Details und Bauelemente einge-gangen.



Lernbereich IIFach: Elektronik

Lernfeld: Digitale Schaltungstechnik (ca. 100 Std.)Ziele:Anwendungsspezifische digitale Schaltungen analysieren, entwerfen, in verschiedenen Technologienrealisieren und testen, sowie im Hinblick auf Anwendungen und Anforderungen beurteilen.

Inhalte:- Schaltungen der kombinatorischen und sequentiellen Logik- Technische Kommunikation- Schaltungsanforderungen, z.B.:

Leistungsaufnahme, Übertragungs-, Störverhalten, EMVWirtschaftlichkeit

- Schaltungstechnische Realisierungen, z.B.:Schaltverstärker, Kopplungen,LogikfamilienProgrammierbare Logik

Didaktisch-methodische Hinweise:Bei der Untersuchung digitaler Schaltungen empfiehlt sich der Betrieb bei niedrigen Takt-frequenzen. Hierdurch ergeben sich vielfältige Aufgabenstellungen und der Einsatz kosten-günstiger Meßgeräte wird ermöglicht.

Wegen der Vielfältigkeit elektronischer Halbleiterschalter bzw. von Schaltkreisfamilien sollte sichein Vergleich zum idealen Schalter auf die Grenzen und das Verhalten der verschiedenen Lösungenkonzentrieren und weniger auf die Details der Technologien.

Die Schaltalgebra dient als Berechnungsgrundlage für Schaltnetze und vorbereitend als Basis beider Erstellung programmierbarer Logik mittels PAL, GAL u.ä. Bauelemente.Darüber hinaus sollten im Rahmen der technischen Kommunikation auch andere Darstellungs-weisen der Logik sowie Normen, Abhängigkeitsnotationen und Schaltzeichen vermittelt werden.



Lernbereich II

Fach: Informationsverarbeitung (160 Std.)Lernfelder

Programmiertechnik (ca. 80 Std.)Technische Kommunikation (ca. 80 Std.)

Vorbemerkungen

Im Fach Informationsverarbeitung sollen durch die Verwendung von Computersystemen bei derLösung informationstechnisch abbildbarer Problemstellungen vom Studierenden Kenntnisse er-worben, Methoden angewandt und Fertigkeiten eingeübt werden, die neben den naturwissen-schaftlich-technischen Grundlagen- und Fachkenntnissen als Basisqualifikation der zukünftigenTechnikerin oder des zukünftigen Technikers unverzichtbar sind. Nicht die Beherrschung der imUnterricht konkret verfügbaren Hardware, der Programmiersprachen oder der Anwendersoftwareist Unterrichtsziel, sondern die Darstellung der in ihnen enthaltenen Prinzipien, Strukturen, Ab-läufeund Methoden, die sich exemplarisch auf vergleichbare Aufgabenstellungen übertragen lassen.

So wird der Unterricht im Fach Informationsverarbeitung mehr durch Methoden als durch Inhaltedeterminiert. Dies ist in einem Fachgebiet, dessen aktueller Wissensbestand sich innerhalb derAusbildungsdauer der Technikerin oder des Technikers mehr als einmal umschlägt, nur konse-quent. Methodische Komponenten, wie verbale und formale Beschreibung einer Problemstellung,ihre logisch-strukturelle Aufbereitung, informationstechnische Umsetzung, kritische Kontrolle undBewertung sowie ihre sach- und adressatengerechte Dokumentation sind dementsprechende,wertbeständige Elemente einer längerfristig angelegten Qualifizierungs- und Bildungsstrategie.

Die fächerübergreifende Bedeutung der Informationsverarbeitung wird durch ein enges Zusam-menwirken mit den Fächern des Lernbereichs I sowie den übrigen Fächern des Lernbereichs IIverstärkt. So kann z.B. in Deutsch und/oder Englisch der Umgang mit Textverarbeitungssystemenzu Dokumentations- und Präsentationszwecken eingeübt werden, während in den naturwissen-schaftlich-technischen Fächern Übungs- und Simulationssoftware eingesetzt werden kann. Die miteinem CAD-System erstellten Schaltungsunterlagen können in den Fächern Elektrotechnik/Elektronik Verwendung finden oder es können Programme zur Berechnung von Schaltungen bzw.zur Auswertung von Laborversuchen eingesetzt werden.

Wenn Inhalte des Software-Engineering (systematisches und modulares Problemlösen) und desProjektmanagements (Planen, Realisieren, Kontrollieren, Bewerten) zum didaktischen Prinzip desUnterrichts werden, ist die gleichzeitige Vermittlung von Fach-, Methoden- und Sozialkompetenzgewährleistet.

Die Studierenden bringen aufgrund ihrer beruflichen Erfahrungen und persönlichen Interessen einehohe Motivation in den Unterricht des Faches Informationsverarbeitung ein. Um dies zu nutzen,und weil Computersysteme nicht erst in der beruflichen Praxis, sondern bereits im Studium viel-fältig und hilfreich eingesetzt werden können, ist es sinnvoll, den Umgang mit Textverarbeitungs-


bzw. CAD-Systemen möglichst in der Anfangsphase des Studiums zu vermitteln. Auch empfiehlt essich, die Lernfelder zeitlich parallel zu unterrichten, um durch den Wechsel zwischen Theorie undAnwendung eine zusätzliche Motivationsförderung zu erreichen.

Aufgrund der methodischen Nähe programmiertechnischer und projektorientierter Arbeitsweiseneignet sich das Fach Informationsverarbeitung in besonderer Weise, um Kompetenzen bezüglichProjektmanagement, Problemlösestrategien und Teamfähigkeit zu erwerben. Die unterschied-lichenVorkenntnisse der Studierenden lassen sich gut in Projekte mit unterschiedlichen Arbeits-aufträgenund Leistungsanforderungen sowohl in Gruppen- als auch Einzelarbeit einbringen.



Lernbereich IIFach: Informationsverarbeitung

Lernfeld: Programmiertechnik (ca. 80 Std.)Ziele:Hardware eines Rechnersystems handhaben.Systemsoftware beschreiben und einsetzen.Werkzeuge von Programmiersystemen zur systematischen Programmentwicklung anwenden.Methoden der Softwareentwicklung mit Hilfe einer höheren Programmiersprache anwenden.

Inhalte:- Hardwarekomponenten und Arbeitsplatzgestaltung- Betriebssystem als Schnittstelle zwischen Hardware, Software und Anwender- Datenschutz und Urheberrecht- Grundlagen text- und grafikorientierter Benutzeroberflächen- Werkzeuge von Programmiersystemen

z.B. Editor, Compiler, Debugger, On-line-Hilfe- Phasen der Programmentwicklung

PlanungRealisationKontrolleDokumentation

- Projektmanagement

Didaktische und methodische Hinweise:Im Vordergrund des Lernfeldes steht das Erlernen einer methodischen Vorgehensweise bei derProgrammentwicklung sowie die Dokumentation der Arbeitsschritte und Arbeitsergebnisse, nichtaber das Erlernen einer höheren Programmiersprache. Betriebssystem und Programmiersprachewerden nur beispielhaft benutzt und haben lediglich Werkzeugfunktion. Deshalb, und um örtlichvorhandene Ausstattungen und zukünftige Entwicklungen berücksich-tigen zu können, wurde aufdie Festlegung eines konkreten Betriebssystems bzw. einer Pro-grammiersprache verzichtet.

Als Übungsfelder bieten sich kleinere Projekte zur Tabellen-, Datei- oder Textverarbeitung bzw.Grafikprogrammierung sowie Problemstellungen aus den anderen Studienfächern an.

Die Grundlagen von text- und grafikorientierten Benutzeroberflächen können auch in Verbindungmit Anwendungssystemen vermittelt werden.



Lernbereich IIFach: Informationsverarbeitung

Lernfeld: Technische Kommunikation (ca. 80 Std.)Ziele:Schriftliche Dokumente, Dokumentationen sowie elektrotechnische Planungs- und Produktions-unterlagen mit Hilfe von Textverarbeitungs- bzw. CAD-Systemen erstellen.Simulationssysteme zur Analyse berufsbezogener Problemstellungen einsetzen und die Übertrag-barkeit der Ergebnisse auf die Realität beurteilen.

Inhalte:- Historische Entwicklung von Textverarbeitungs-, CAD- und Simulationssystemen,

Einsatzmöglichkeiten und gesellschaftliche Auswirkungen- Funktionseinheiten und Handhabung- Problembeschreibung- Problemanalyse- Problemlösung

Planung und EntwurfAusführung und KontrolleErgebnissicherung und -ausgabe

- Bewertung

Didaktische und methodische Hinweise:Bei diesem Lernfeld steht die Entwicklung und Anwendung von Problemlösungsstrategien imVordergrund. Die Studierenden sollen sich in systematischer Vorgehensweise, der Auswahl dergeeigneten (Software-)Werkzeuge und Hilfsmittel und der Einschätzung ihrer Vor- und Nachteilequalifizieren. Weniger wichtig ist die perfekte Handhabung der Systeme selbst.

Simulationssysteme werden in der beruflichen Praxis beispielsweise als Entscheidungshilfe bei derPlanung, Konstruktion und Optimierung von Produktionsanlagen, der Steuerung des Betriebs-mitteleinsatzes o.ä. verwendet. Sie kommen in zunehmendem Maße dort zur Anwendung, wo derreale Prozeß aus Sicherheits-, Zeit- oder Kostengründen nicht untersucht werden kann.

Im Unterricht unterstützen sie außerdem Lern- und Erkenntnisprozesse, z.B. bei der Darstellungmathematischer Funktionen, physikalischer oder chemischer Vorgänge, der Analyse und Ent-wicklung elektronischer Schaltungen usw. Der Einsatz von Simulationssystemen ist immer dannsinnvoll, wenn die Verwendung konventioneller Medien und Methoden zu aufwendig ist bzw. denAnforderungen des zu untersuchenden Prozesses nicht gerecht wird.



Lernbereich II

Fach: Betriebsorganisation (40 Std.)Lernfeld

Grundzüge der Betriebsorganisation

Vorbemerkungen

Elektrotechniker und Elektrotechnikerinnen sind an ihren jeweiligen Arbeitsplätzen in dasGesamtgefüge der Betriebsorganisation mit den interenen Abläufen und externen Beziehungeneingebunden. Sie müssen diese Strukturen kennen, um die sich oftmals rasch ändernden Markt-erfordernisse mit ihren Auswirkungen auf Beschaffung, Produktion und Absatz eines Betriebes beiihrer Tätigkeit berücksichtigen zu können.Da Technikerinnen und Techniker sowohl in der Produktion als auch in der Instandhaltung vonAnlagen und Systemen sowie im Vertrieb eingesetzt sein können, sind neben wirtschaftlichenGrundkenntnissen aus der beruflichen Erstausbildung spezielle Kenntnisse über die Organisation,über einige Abläufe und über Kalkulation und Angebotserstellung erforderlich.Die zur Verfügung stehende knappe Zeit macht eine Beschränkung auf Grundprinzipien not-wendigund läßt nur exemplarische Vertiefungen zu.

Ziele:Einblick in das Zusammenwirken einzelner Funktionsbereiche eines Betriebes nehmen,Organisationsprinzipien herausarbeiten und vom Einsatzgebiet einer Technikerin oder einesTechnikers her beurteilen.Mit Grundkenntnissen der Kostenrechnung und von Kalkulationsverfahren Marktinformationenbeschaffen und Angebote erstellen.

Inhalte- Funktionsbereiche eines Betriebes- Formelle und informelle Organisationsstrukturen- Planungstechniken- Kalkulation/Angebotserstellung

Didaktische und methodische HinweiseDie Funktionsbereiche eines Betriebes (z.B. Beschaffung, Produktion) können durch Beispiele zurAngebotserstellung anwendungsbezogen ins Blickfeld gerückt werden.Gleiches gilt für die Betrachtung der Organisationsstrukturen, ob formell oder informell. Einesystematische Erarbeitung würde den Zeitrahmen sprengen. Deshalb bietet sich hierbei ein Wechselvon fallbezogenem und deduktivem Vorgehen an.Planungstechniken und -instrumente können global für den Gesamtbetrieb (strategische Planung)und im Sinne individueller Techniken betrachtet bzw. angewendet werden.Da die Studierenden in der Regel unterschiedliche Betriebe kennengelernt haben werden, bietet essich an, einen bestimmten Betriebstypus exemplarisch auszuwählen, eine Betriebsbesichtigung zumachen und sich vom Betrieb über Organisationsstrukturen und betriebliche Abläufe informieren zulassen.

Documents

Rahmenpläne für die beruflichen Schulen des Landes Hessen