Technik und Bildung Naturwissenschaft und Technik gestalten mit Perspektive Technikdidaktik Technische Bildung und ihre fachdidaktischen Grundpositionen

Technik und Bildung

Naturwissenschaft und Technik gestalten mit Perspektive

Technikdidaktik

Technische Bildung und ihre fachdidaktischen Grundpositionen

2. NwT- Fachtagung an der Hochschule Heilbronn

13. März 2009

Elke Hartmann Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Technik und Bildung

Gliederung

1. Warum ist Technik ein Bildungsgut?

2. Was ist Technik ?

3. Was sind Technikwissenschaften?

4. Welche Beziehungen bestehen zu den Natur- und Gesellschaftswissenschaften?

5. Was ist Technikdidaktik?

6. Welche Kompetenzen strebt technische Bildung an?

7. Kann technische Bildung Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterricht sein?

8. Was leistet eine allgemeine technische Bildung?

Technik und Bildung

MathematikNaturwissenschaften

Human- undGeisteswissenschaften

Natur

Technik

Gesell-schaft

Technikwissenschaften

Bildungsrelevante Bereiche der Wirklichkeit


Technik und Bildung

•Technik verändert die Gesellschaft.

•Technik verändert die Erde.

•Technik verändert die Wissenschaften.

•Technik verändert unseren Lebensalltag.

•Technik verändert die Berufswelt.

•Technik verändert schulisches Lehren und Lernen.

Technik ist Ausdruck kreativen Schaffens des Menschen. Technik ist Bestandteil menschlicher Kultur.

Technik trägt zum Weltverständnis bei!


Technik und Bildung

1. kognitive Fähigkeiten

2. handwerklich-technische Fähigkeiten

3. emotional-soziale Fähigkeiten

4. ästhetische Wahrnehmungs-, Gestaltungs- und Urteilsfähigkeiten

5. ethische Handlungsfähigkeiten (Sinndeutung)

6. politische Handlungsfähigkeiten

Wolfgang Klafki 1993


Technik gehört zu den

Grunddimensionen menschlicher Interessen und Fähigkeiten

Technik und Bildung

Entstehung

soziotechnischesSystem

TechnischesArtefakt

Sachsystem

Verwendung

soziotechnischesSystem

Folgen

N a t u r, M e n s c h, G e s e l l s c h a f t

Bedingungen

2. Was ist Technik?

Technik und Bildung

Technik umfasst:

1. die Menge der nutzenorientierten, künstlichen gegenständlichen Gebilde (Artefakte, Sachsysteme),

2. die Menge menschlicher Handlungen und Einrich-tungen, in denen Sachsysteme entstehen und

3. die Menge menschlicher, zweckorientierter Hand-lungen, in denen Sachsysteme verwendet werden.

Technik wird als soziotechnisches System verstanden

Der Technikbegriffnach Klaus Tuchel (1967) und Günter Ropohl (1979)

2. Was ist Technik?

Technik und Bildung

Dimensionen und Erkenntnisperspektiven der Technik

T E C H N I KEntstehung

SachsystemeVerwendung

SozialeDimension

NaturaleDimension

HumaneDimension

Politologisch

Soziologisch

Ökonomisch

Juridisch

Ästhetisch

Ethisch

Anthropologisch

Psychologisch

Physiologisch

Ingenieur-wissenschaftlich

Physikalisch

Chemisch

Biologisch

Ökologisch

2. Was ist Technik?

Günter Ropohl 1979

Technik und Bildung


Kategorien Empirische Technikwissenschaften

Handlungs- und Gestaltungswissenschaften

Zielsetzung TheoretischeErkenntnis Praktische Funktionsfähigkeit

Gegenstand Soziotechnisches System Herstellen und Verwenden von Technik

Methoden Experiment, Modellrechnung

Erfinden, Konstruieren, Fertigen usw.

Ergebnis Kausales und finales Aussagensystem (Wissen)

Handlungsregeln „Know how“

IngenieurwissenschaftenAllgemeine Technologie

Technik und Bildung

Elemente Strukturen Organisation Entwicklung

System der Arbeitsgegenstände Arbeitsgegenstände

Strukturen der

Arbeits-gegenständeE-tendenzen der

Arbeits-gegenstände

technische Systeme technische GebildeStrukturen

technischer SystemeVerkettungsprinzipien technischer Systeme

E-tendenzen technischer Systeme

technologische Systemetechnologische

VorgängeStrukturen

technolog. SystemeAllgemeine Verfahrens-

prinzipienE-tendenzen technolog.

Systeme

ökonomische Systemeökonomische

RelationenStrukturen

ökonomischer Systeme

Prinzipien der Organisation

ökonomischer Systeme

E-tendenzen ökonomischer Systeme

Arbeitskraft ArbeitsvermögenStrukturen des

ArbeitsvermögensPrinzipien der Arbeits-

organisationE-tendenzen des

Arbeitskräftesystems

SystemaspekteFaktoren des Produktionsprozesses

System der Prinzipien der Technikm

ater

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che

Ko

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on

ente

nWolffgramm 1968

Allgemeine Technologie

Technik und Bildung

Stoff

Energie

Information

Form-änderung

Stoff-formung

Energie-umformung

Informations- umformung

Struktur-änderung

Stoff-umwandlung

Energie-umwandlung

Informations-wandlung

Orts-änderung

Stoff-transport

Energie-transport

Informations-transport

Zeit-änderung

Stoff-speicherung

Energie-speicherung

Informations-speicherung

System der BearbeitungsvorgängeSystem der Bearbeitungsvorgänge

Gegenstände Funktionen und Prozesse



Wolffgramm 1968

Technik und Bildung

ArbeitsgegenstandArbeitsgegenstand

Technologische Grundverfahren

Technologische Grundverfahren

ArbeitsmittelArbeitsmittel

MenschMensch

Z1

AM1

M

Z1

AM1

M

Z2

AM2

M

Z2

AM2

M

Zn

AMn

M

Zn

AMn

M

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1ZP 2

1ZP

Z2

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2ZP 2

2ZP

Zn

1

nZP 2

ZnP

ZE

1

EZP 2

EZP

Die Grundstruktur des ProduktionsprozessesDie Grundstruktur des Produktionsprozesses

Wolffgramm 1968



Technik und Bildung

Arbeitsgegenstand

Wirkmedium

Pos0

SzO

Fü0

Üb0 St0An0 Op0

Ab0

Energieteil Informations-teil

EOP

Bear- beitungsteil

ISt

Strukturmodell technischer Systeme


Wolffgramm 1978

Technik und Bildung


Ingenieurwissenschaften

Denk-, Arbeits- und Handlungsmethoden der Technik

Technik und Bildung

Technisches Wissen

Technisches KönnenFunktionales Regelwissen

Strukturales Regelwissen

TechnologischesGesetzeswissen

Öko- sozio-technologischesSystemwissen

Ropohl 2004


Ingenieurwissenschaften

Technik und Bildung

4. Welche Beziehungen bestehen zu anderen Wissenschaften?

Vergleichs-

Kriterien

Naturwissenschaften Technikwissenschaften

Empirisch Praktisch

Zielsetzung Theoretische Erkenntnisse

Kausales Aussagensystem

Erkenntnisse über die Praxis

Finales und kausales Aussagensystem

Gesellschaftliches Bedürfnis

Problemlösung

Weltgestaltung

Gegenstand Natürliche Phänomene (auch in technischen Systemen)

Künstliche Gegenstände

Soziotechnische Systeme

Herstellung und Verwendung von Technik

Methoden

Tätigkeiten

Isolierende Analyse

Beobachtung, Experiment, Modell, Beschreibung

Ganzheitliche Synthese

Experiment, Modell, Beschreibung

Erfindung

Konstruktion

Entwicklung

nach Günter Ropohl 1996 und Hartwig Mackeprang 2004

Technik und Bildung


Vergleichs-

kriterien

Naturwissenschaften Technikwissenschaften

Empirisch Praktisch

Medien Labor

Messinstrumente

Labor

Messinstrumente

Werkstatt

Produktionsanlage

Resultate Idealisierte Theorie Regeln für die Reali-sierung technischer Produkte

Funktionsfähiges Produkt

Know How

Qualität der

Ergebnisse

Wahrheit

Naturgesetz

Richtlinien

Prinzipien

Erfolg

Problemlösung

nach Günter Ropohl 1996 und Hartwig Mackeprang 2004

Technik und Bildung


Allgemeine TechnologieGrundlagenwissenschaft der Technikwissenschaften

IngenieurwissenschaftenSpezielle Technikwissenschaften

Elektrotechnik Verfahrens-technik

Maschinen-bautechnik

Bautechnik Informations-technik

Hilfswissenschaftender Technikwissenschaften

Natur-wissenschaften

Mathematik Human-wissenschaften

Sozial-wissenschaften

Technik und Bildung

Technikdidaktik

Inhalte Ziele

Methodik

Methoden Medien

Sozialformen

5. Was ist Technikdidaktik ?

Hüttner 2002

Technikwissenschaften

Technik und Bildung

Haushalt Betrieb Öffentlichkeit Freizeit

ArbeitsverfahrenWerkzeugeMaschinenWerkstoffeArbeitsplatz

Arbeitund

Produktion

BaukonstruktionRaumfunktionWohnbedürfnisseUmweltplanungHaustechnik

Bauenund

Wohnen

WasserversorgungEnergieversorgungAbfallentsorgung

Versorgungund

Entsorgung

FahrzeugeHebezeugeVerkehrs-einrichtungVerkehrsplanung

Transportund

Verkehr

SteuerungRegelungInformations-verarbeitendeMaschinenAutomatisierung

Informationund

Kommunikation

Unterrichtsinhalte - Themen

Maschinen-technik

TextiltechnikInformations-technik

Energie-technik

Produktions-technik

Bautechnik

Mehrperspektivische Technikdidaktik(nach Fritz Wilkening und Winfried Schmayl 1984)


Technik und Bildung

Wertungsbezogene: Förderung von : z. B. Kritikfähigkeit, Urteils- und Entscheidungsfähigkeit

Vermitteln einer an Humanität orientierten und durch kritische Reflexion begründeten Handlungsfähigkeit in technisch geprägten Lebenssituationen

Inhaltsbezogene: Kenntnisse zu: z. B. Fertigungstechniken, Werkstoffeigenschaften

Verfahrensbezogene: Befähigung zu: z. B. Verstehen technischer Systeme, Problemlösefähigkeit

Verhaltensbezogene: Entwicklung von: z. B. Qualitätsstreben, Exaktheit in der Arbeit


Das mehrperspektivische Modell der Technikdidaktik

Ziele technischer Bildung

Technik und Bildung

Die Mehrperspektivische allgemeintechnologische Technikdidaktik

Didaktische Struktur des Technikunterrichts

Lebensbereiche

privat beruflich öffentlich

De

nk

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Ha

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de

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satz

Info

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satz

Formung

Wandlung

Transport/Speicherung

Formung

Wandlung


Formung

Wandlung


Bed

ingu

nge

n u

nd

Aus

wirk

unge

nde

r T

echn

ik

Sacherschließung Sinner-schließung

Arbeit und Produktion Ver- und Entsorgung

Information und Kommunikation

Transport und Verkehr Bauen und Wohnen


Schulte/Wolffgramm/Hartmann/Hein/Höpken 1991

Technik und Bildung

Komplexität der Technik zeigen

Typische Arbeitsmethoden der Technik kennen lernen (Problemlösungsprozeß)

z. B. Konstruieren, Produzieren, Nutzen und Entsorgen , technische Dokumentation lesen und anfertigen

Ausgewogenheit zwischen Themen zur Sacherschließungz. B. Stoffumsatz, Energieumsatz, Datenumsatz und Handlungsfelder

Bedeutungs- und Sinnebene von Technik klärenz. B. Bewertung technischer Produkte

Erfassen verschiedenartiger Anwendungsfelder von Technikz. B. Grundlagen der IKT und Versorgen und Entsorgen eines Hauses

Historische Perspektive auf Technikz. B. Technik im Haushalt, Arbeitsprozesse, Berufsbilder

Technikdidaktische Grundsätze der Curriculumentwicklung


Technik und Bildung

Konstruieren

Fertigen

Technische Analyse

Technische Erkundung

Technische Bewertung


Technikspezifische Unterrichtsverfahren

Technisches Experiment

Technik und Bildung

Technik verstehen Zielorientierung und Funktionen, Begriffe, Strukturen, Prinzipien der Technik kennen und anwenden

Technik konstruieren und herstellen

technische Lösungen planen, entwerfen, fertigen, optimieren, prüfen und testen

Technik nutzen technische Lösungen auswählen, fach- und sicherheitsgerecht nutzen sowie entsorgen

Technik bewerten Technik unter historischer, ökologischer, wirtschaftlicher, sozialer sowie humaner Perspektive einschätzen

Technik kommunizieren Informationen sach-, fach- und adressatenbezogen erschließen und austauschen


Bildungsstandards VDI 2007

Technik und Bildung

Handlungsanlass

In einem Stadtviertel ist in der letzten Zeit häufig dann eingebrochen worden, wenn die Bewohner nicht zu Hause waren. Die teuren Alarmanlagen haben zwarfunktioniert, allerdings kam die Polizei meist zu spät.

Eine Firma hat sich darauf spezialisiert, die Häuser so auszustatten, dass siebewohnt wirken. Das Angebot der Firma besteht aus einer programmierbarenSteuerung von elektrischen Geräten, die bedarfsgerecht angepasst werden kann.Die Firma wirbt damit, dass sie nicht nur individuelle Ausstattungskonzepteentwickelt, sondern sie dem Kunden anhand eines funktionsfähigen Modells auch kostenlos vorführt.

Aufgabenstellung

Übernehmen Sie die Rolle der Firma. Sie haben einen Termin mit den Bewohnern verabredet. Bereiten Sie eine Vorführung vor.


Aufgabenbeispiel: Das belebte Haus

Technik und Bildung

Materialvorgabe

Einrichtungsplan des Hauses, PC, Interface mit zugehöriger Software oder speicherprogrammierbare Steuerung,zugehörige Datenblätter, ggf. Sensoren,Material für Modelle aus BaukastenelementenPräsentationsprogramm

Aufgabenbeispiel: Das belebte Haus


Technik und Bildung

Naturwissenschaftliche Bildung Technische Bildung

Kausale Betrachtung mit Ursache-Wirkungs-Relation Wahrnehmen durch Beobachten, Erkennen einer Problemstellung Hypothesen aufstellen und Reflektieren Experimentieren, Auswerten, Beurteilen Modelle bilden durch Idealisieren, Abstrahieren, Verallgemeinern, Theorien aufstellen

Finale Betrachtung mit Zweck-Mittel-Relation Bedürfnisse/Probleme erkennen durch Analysieren und Beobachten Lösungen entwerfen durch Analogiebetrachtung, Skizzieren, Modellieren, Berechnen Konstruieren durch Pläne, Zeichnungen Fertigen durch Organisieren und technisch Handeln Optimieren durch Testen, Prüfen, Bewerten, Entscheiden

7. Kann technische Bildung Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterrichts sein?

Technik und Bildung

Spezifisches in den Zielen der Fächer auf der Basis der Bildungsstandards

Naturwissenschaftliche Bildung Technische Bildung

Natürliche Phänomene erfahrbar machen Sprache und Historie der Naturwissenschaften verstehen ihre Ergebnisse kommunizieren mit ihren spezifischen Methoden der Erkenntnisgewinnung und deren Grenzen auseinander setzen

Technik als Kulturgut und Mittel zur Weltgestaltung erfahrbar machen Bedingungen und Folgen der Technik aus historischer, gegenwärtiger und zukünftiger Sicht verstehen ihre Ergebnisse als soziotechnische, kompromissgeleitete Handlungssysteme mit den Mitteln der technischen Sprache kommunizieren Techniktypische Methoden für den Problemlösungsprozess zum Hervorbringen neuer technischer Systeme auswählen und praktisch nachvollziehbar machen


Technik und Bildung

Naturwissenschaftliche Bildung

Technische Bildung

Unt

erri

chts

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rfah

ren

Naturwissenschaftliches Experiment Erkundungen in der Natur Naturwissenschaftliche Analyse

Konstruieren Fertigen Technische Erkundung Technische Analyse

Unt

erri

chts

-

med

ien

Labor Geräte Körper, Stoffe, Reagenzien Messinstrumente Energie- und Wasseranschluss

Werkstatt und Labor Werkzeuge, Bauteile und Geräte Werkstoffe, Halbzeuge, Hilfsstoffe Messinstrumente Energie- und Wasseranschluss


Spezifik der Unterrichtsorganisation beider Lernbereiche

Technik und Bildung

wenn die naturwissenschaftliche Bildung nicht verkürzt wird

wenn nach dem Konzept der Technikdidaktik gearbeitet wird

wenn entsprechende Fachraumausstattung vorhanden ist

wenn die Lehrkräfte für den Unterricht über Technik entsprechend

weitergebildet bzw. ausgebildete Lehrer eingestellt werden


ja

Technik und Bildung

Sie führt in die Welt der Technik ein - Weltbildfunktion

Sie vermittelt technikbezogenes Wissen, Fähigkeiten und Eigenschaften

Eigenschaften sind:

Tatkraft, Kreativität, Tüchtigkeit, Verlässlichkeit,

Wille, Gründlichkeit, Sorgfalt, Erfahrung, Neugier

Sie bereitet auf technisch geprägte Lebenssituationen im privaten,

beruflichen und öffentlichen Leben vor

Sie weckt Interessen, aus denen wissenschafts- und berufsbezogene

Qualifikationen hervorgehen können

8. Was leistet eine allgemeine technische Bildung?

Technik und Bildung

Winfried Schmayl/Fritz Wilkening

Technikunterricht - Didaktische GrundrisseKlinkhardt 1984

Kurt Henseler/ Gerd Höpken

Methodik des TechnikunterrichtsKlinkhardt 1996

Andreas Hüttner

Technik unterrichtenBibliothek der SchulpraxisEuropa Lehrmittel 2002

Schulte/Wolffgramm/Hartmann/Hein/Höpken

Technikunterricht - Allgemeine technische BildungKlett Verlag 1991

Literaturhinweise Fachdidaktik Technik

Technik und Bildung

Horst Wolffgramm

Allgemeine Technologie - Elemente, Strukturen und Gesetzmäßigkeiten technologischer SystemeVEB Fachbuchverlag Leipzig 1978

Allgemeine Techniklehre, Teil I und IIEigenverlag Frankfurt/Oder 2006

Günther Ropohl

Allgemeine Technologie - Eine Systemtheorie der TechnikHanser Verlag 1999

Literaturhinweise Fachdidaktik Technik

Technik und Bildung

Vielen Dank !

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Technik und Bildung Naturwissenschaft und Technik gestalten mit Perspektive Technikdidaktik Technische Bildung und ihre fachdidaktischen Grundpositionen