Das Fach Technik

 

Technikunterricht in der Gymnasialen Oberstufe

Gliederung

1 Allgemeine Informationen/Bedeutung des Faches

2 Schulkooperation

3 Bergisches Schul-Technikum

4 Technikunterricht in den Jahrgangsstufen 11 bis 13

5 Ziele des Faches

 

1 Allgemeine Informationen/Bedeutung des Faches

Die Städt. Gesamtschule Solingen ist die einzige allgemeinbildende Schule im Bergischen Städtedreieck, die Technikunterricht in der Oberstufe anbietet. Eine allgemeine technische Bildung wird in der hochtechnisierten Umgebung der Schüler immer notwendiger.  Der Ruf nach einer technischen Grundbildung ist gerade von Seiten der ingenieurwissenschaftlichen Fächer und der Wirtschaft groß; besonders deutlich wird dies im Zusammenhang mit der Nachwuchsdiskussion. In diesem Zusammenhang finden Kooperationen mit der bergischen Universität und dem VDI - Bezirksverein Bergisches Land statt.

Unseren Schülerinnen und Schülern sammeln im Unterricht Erfahrungen mit der Technik, verlieren die häufig unbegründeten Ängste vor technischen Themen und erhalten sinnvolles Wissen um eine Entscheidung für ihre Studien- und Berufswahl zu treffen. Der Einstieg in die ingenieurwissenschaftlichen Studienfächer und Berufe wird durch eine in der SII gelegte Grundbildung vereinfacht.

Der Unterricht kann dank der modernen Ausstattung des Technikraums eine für das Studium der Ingenieurwissenschaften notwendige technische Grundbildung vermitteln. Technische Methoden und Verfahren können an den spannenden Themen und Problemstellungen der hochtechnisierten Gesellschaft erfahren werden. So behandelt der Technikunterricht Themen im gesellschaftlichen Kontext. Die großen technischen Themen unserer Gesellschaft (Müllvermeidung und Recycling, Telekommunikationstechnik, Energieversorgung, regenerative Energien (Brennstoffzellen, technische Nutzung von Solar-, Wasser- und Windenergie), Sicherheits- und Alarmtechnik, Automationstechnik (Automatisierung des Haushalts, Automatisierung in der Medizin und vieles mehr) können durch die Neugestaltung und Einrichtung des Technikraums möglichst realitätsbezogen in den Technikunterricht einfließen. Für den Technikunterricht sollen verstärkt junge Frauen begeistert werden. Verschiedene Interessenvertretungen (VDI - Bezirksverein Bergisches Land, VDE, Fachhochschulen, Universitäten, verschiedene große Wirtschaftsunternehmen) fordern nicht nur mehr Ingenieure und eine technische Grundbildung in den Schulen sondern auch einen höheren Frauenanteil in technisch orientierten Berufen. 

 

2 Schulübergreifende Kooperation im Fach Technik

Neben zwei Kursen in der Jahrgangsstufe 11 bietet unsere Schule einen Kooperationskurs mit der Geschwister-Scholl-Schule aus Solingen-Ohligs und dem Gymnasium Vogelsang aus Solingen Gräfrath an. Dieser Kurs wird in der Qualifikationsphase (Jahrgangsstufen 12 und 13) fortgeführt.

 

3 Technikunterricht und das Bergische Schul-Technikum

Ausgehend vom Technikunterricht in der Gymnasialen Oberstufe kam es zur Gründung des zdi-Zentrums Bergisches-Schul-Technikum (BeST). Aufgrund des großen Erfolges und der überzeugenden Idee des BeST-Projektes wurde das Projekt mehrmals vom Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung ausgezeichnet. Die Bundesagentur für Arbeit, die Bergische Universität Wuppertal und die regionale Wirtschaft unterstützt das Projekt  finanziell, so dass auch der Technikunterricht in der Oberstufe sehr modern und praxisnah stattfinden kann. Darüber hinaus konnte die Schule über das Projekt eine Große Zahl von Wirtschaftsunternehmen gewinnen, die mit BeST und damit auch mit den Technikkursen kooperieren.

 

4 Technikunterricht in den Jahrgangsstufen 11 bis 13

Technik in der Jahrgangsstufe 11

Das Fach Technik wird als dreistündiger Grundkurs angeboten. Die Inhalte im Unterricht sind nur in Teilen verbindlich und eröffnen den Schülerinnen und Schülern eine Reihe von Wahlmöglichkeiten.

Hier eine Auswahl aus den Themen, die in der Jahrgangsstufe 11 behandelt werden/bez. gewählt werden können: 

Robotik

Hier geht es darum einen NXT-Mindstorm-Roboter zu konstruieren und zu programmieren. Jeder Schülerin und jedem Schüler steht es frei, ob er alleine oder in Partnerarbeit einen Roboter baut.

Das Kursthema endet oftmals in einem Roboter-Wettkampf, bei dem derjenige Roboter gewinnt, der sich nicht von einer Spielfläche verdrängen lässt.

Neben den üblichen Sensoren (Ultraschall, Mikrofon, Tastsensor und Lichtsensor) stehen dir im Unterricht eine Reihe von besonderen Sensoren zur Verfügung:

Beschleunigungssensor (wie in einer WII-Konsole)

Magnetfeldsensor (Der Roboter orientiert sich am Erdmagnetfeld)

Infrarotsensor (Der Roboter orientiert sich an Wärmequellen) 

KFZ-Technik

Wie funktioniert das Auto der Zukunft.

Konstruktion von Prototypen (Autos ohne CO2-Emissionen, auf Brennstoffzellenbasis und über Photovoltaik)

Grundlagen zur KFZ-Technik (Otto- und Dieselmotor, Sicherheit im Auto (Airbag und Crashtest)

Platinenherstellung

Beispiel „Lichtspiele und LED-Table": Im Unterricht planen wir eine einfache Schaltung mit großem optischem Effekt. Schließlich stellen wir auf einem „losen Steckbrett" diese Schaltung her und testen bzw. verbessern sie. Anschließend konstruieren wir mit Hilfe eines PC-Programmes eine passende Platine und stellen sie her.

Formel-1- in der Schule

Die Schule verfügt über eine CNC-Maschine mit der kleine Modelle dreidimensional hergestellt werden können. Im Unterricht planen wir zum Beispiel einen Rennwagen, konstruieren diesen mit einem PC-Programm, stellen einen Prototypen her, testen ihn im Windkanal und optimieren ihn. Dieses Projekt eignet sich sehr zur Teilnahme an dem Wettbewerb Formel-1- in der Schule, an dem viele weitere Schulen teilnehmen.

Sicherheits- und Alarmtechnik

Du möchtest, dass dein Zimmer vor unbefugtem Eintritt geschützt wird. Für den Technikunterricht kein Problem. Wir planen die zugehörige Alarmanlage, statten Sie mir Sensoren wie Bewegungsmelder, Lichtschranke, Glasbruchmelder, etc. aus und schließen ein digitales Codeschloss an. Die zugehörige Platinen darfst du dein Eigen nennen

Umwelttechnik, Beispiel: Das Müllproblem

Ist das Duale System Deutschland (der grüne Punkt) die richtige Lösung für unser Abfallproblem? Wie wärs mit einer Müllsortieranlage. Dank einer Firmenkooperation mit der Firma item, haben wir die Möglichkeit eine Müllsortieranlage zu planen und zu fertigen, die ihren Beitrag zur Müllproblematik leisten könnte.

Kommunkationstechnik

Wie funktioniert ein Handy? Wie schädlich sind Handystrahlen? Diese und weitere Fragen werden im Unterricht beantwortet. Wir führen Messungen an deinem Handy durch und informieren uns ausgiebig über die zugehörige Technik. Welche Vorteile und welche Gefahren hat diese Technik?

 nergie! - oder besser keine Energieverschwendung!

Hier werden unter anderem die folgenden Themen behandelt:

Niedrig- und Passivenergiehaus: Schülerinnen und Schüler konstruieren in Gruppen ein Niedrigenergiehaus, das in einem Wettbewerb gegeben die anderen antreten muss.

Windenergie: Wir analysieren und planen Windenergieanlagen und führen eine Vielzahl von Versuchen mit unseren Windkoffern durch.

Photovoltaik: Sun at work, oder Strom aus der Sonne. Dieses Thema wird in der Jahrgangsstufe 11 nur oberflächlich behandelt, da es in der Jahrgangsstufe 12 ausführlich behandelt wird.

 

Vorgaben für das Zentralabitur

Jahrgangsstufe 12.1

Versorgung mit elektrischer Energie

Energiewirtschaft, Belastungskurven, Primärenergieträger und deren Einsatz, Kraftwerkseinsatz

Thermisches Kraftwerk

Systemanalyse (Blockschaltbild, Gesamtsystem, Hauptteilsysteme, Energieflusskette, Sankeydiagramm, Wirkungsgradkette)

Analyse technischer Daten eines konkreten Kraftwerks (Berechnung des

Gesamtwirkungsgrades aus Output/Input-Vergleich)

Wasser-Dampf-Kreislauf mit Zwischenüberhitzung qualitativ und quantitativ unter Verwendung von T,s-Diagrammen und h,s-Diagrammen

Jahrgangsstufe 12.2

Regenerative Energien

Photovoltaik

pn-Übergänge, Zellen und Module

Leerlauf-, Lastkennlinien, MPP , Temperaturverhalten, Bypassdioden

Planung konkreter Photovoltaikanlagen als Insel- und als netzgekoppelte

Lösung mit Ertragsberechnung nach Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

Wasserkraft

Kraftwerkstypen: Laufwasser-, Speicher-, Pumpspeicherkraftwerke

Aufbau

Energieumwandlungsketten

Wirkungsgrade und Energieverlustanalyse

Turbinenarten: Pelton-, Kaplan-, Francis-Turbine - Aufbau und Funktionsweise (qualitativ)

Einsatzbereiche und Auswahl von Wasserturbinen

Analyse und/oder Planung konkreter Wasserkraftanlagen

 

Jahrgangsstufe 13.1

Steuerungstechnik

Sensoren, digitale Sensoren

Digitale Signalverarbeitung

Kombinatorische Logik (TTL-Technik):

Oder-Normal-Form, Schaltungsoptimierung mit KV-Diagramm, Symbolschaltplan

Sequenzielle Logik (TTL-Technik):

Monoflops, RS-, D- und JK-Flipflop

Asynchrone Zähler

Ausgabeelemente: Anzeigen (LED, 7-Segment), Alarmgeber und Relais

SPS-Steuerungen mit SiemensLogo! oder C-Control-Station:

Logische Grundfunktionen, Signalspeicherung, Ein- und Ausschaltverzögerungen,

Vorwärts- und Rückwärtszähler

 

Jahrgangsstufe 13.2

Abiturwiederholung 

Technik im Abitur

Das Unterrichtsfach Technik kann für alle Kursteilnehmer (auch für die Schüler der kooperierenden Schulen) als drittes oder viertes Abiturfach gewählt werden. In der Regel wählen ca. die Hälfte bis ein Drittel der Schülerinnen und Schüler aus dem Technikkurs aus der Jahrgangsstufe 13 das Fach als Abiturfach. 

 

5 Zentrale Ziele des Faches Technik

  • - Die SuS sollen lernen technische Aufgabenstellungen und Probleme zu verstehen, zu gliedern, nach fachlichen Grundsätzen methodengeleitet zu bearbeiten    und eigene Vorschläge und Ideen zu vertreten. 
  • - Die SuS sollen lernen technikspezifische Verfahren der Planung, Konstruktion und Produktion, Distribution, Nutzung und Beseitigung unter Beachtung normengerechter und prozessoptimierter Gesichtspunkte darzustellen, auszuwählen und anzuwenden. 
  • - Die SuS sollen lernen die systemorientierte Betrachtungsweise zur Strukturierung technischer Gegenstände und Verfahren zur Reduktion der Komplexität technischer Systeme zu verwenden und reflektieren. 
  • - Die SuS sollen lernen Umweltbelastungen zu erkennen und Maßnahmen zu ihrer Verweidung/Verminderung zu verstehen und an der Weiterentwicklung von Umweltschutzmaßnahmen mitzuwirken.


Eine allgemeine technische Bildung wird in der hochtechnisierten Umgebung der Schüler immer notwendiger. Der Ruf nach einer technischen Grundbildung ist gerade von Seiten der ingenieurwissenschaftlichen Fächer und der Wirtschaft groß; besonders deutlich wird dies im Zusammenhang mit der Nachwuchsdiskussion. In diesem Zusammenhang finden Kooperationen mit der bergischen Universität und dem VDI - Bezirksverein Bergisches Land statt.

Unseren Schülerinnen und Schülern sammeln im Unterricht Erfahrungen mit der Technik, verlieren die häufig unbegründeten Ängste vor technischen Themen und erhalten sinnvolles Wissen um eine Entscheidung für ihre Studien-, Berufswahl zu treffen. Der Einstieg in die ingenieurwissenschaftlichen Studienfächer und Berufe wird durch eine in der SII gelegte Grundbildung vereinfacht.

Der Unterricht kann dank der modernen Ausstattung des Technikraums eine für das Studium der Ingenieurwissenschaften notwendige technische Grundbildung vermitteln. Technische Methoden und Verfahren können an den spannenden Themen und Problemstellungen der hochtechnisierten Gesellschaft erfahren werden. So behandelt der Technikunterricht Themen im gesellschaftlichen Kontext. Die großen technischen Themen unserer Gesellschaft (Müllvermeidung und Recycling, Telekommunikationstechnik, Energieversorgung, regenerative Energien (Brennstoffzellen, technische Nutzung von Solar-, Wasser- und Windenergie), Sicherheits- und Alarmtechnik, Automationstechnik (Automatisierung des Haushalts, Automatisierung in der Medizin und vieles mehr) können durch die Neugestaltung und Einrichtung des Technikraums möglichst realitätsbezogen in den Technikunterricht einfließen. Für den Technikunterricht sollen verstärkt junge Frauen begeistert werden. Verschiedene Interessenvertretungen (VDI - Bezirksverein Bergisches Land, VDE, Fachhochschulen, Universitäten, verschiedene große Wirtschaftsunternehmen) fordern nicht nur mehr Ingenieure und eine technische Grundbildung in den Schulen sondern auch einen höheren Frauenanteil in technisch orientierten Berufen.
Schulinterner Lehrplan SII Technik