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

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Präsentation zum Thema: "Neue Kernlehrpläne für die Gymnasiale Oberstufe Kernlehrplan Technik H ERZLICH WILLKOMMEN 1."—  Präsentation transkript:

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

2 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 2

3 I. Informationen zum Konzept und zur Gestaltung von kompetenzorientierten Kernlehrplänen 3

4 44 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 4

5 55 Unterrichtsgestaltung und Arbeitsprozesse Nutzung des unterricht- lichen Angebots Orientierungswechsel Steuerungsverständnis alter Lehrpläne Lernergebnisse Lernerfolg Fokus durchzunehmender Stoff als unterrichtliches Angebot Fokus Steuerungsverständnis neuer Kernlehrpläne Lernergebnisse Lernerfolg Kompetenzen

6 66 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

7 7 benennen individuelle fachspezifische Fähigkeiten und Fertigkeiten einer Person (keine reinen Unterrichtsinhalte) Kompetenzen 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 stärkenorientiert (nicht defizitorientiert) Kompetenzorientierung 7

8 8 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. Kompetenzorientierung

9 Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 9

10 10 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) Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 10

11 Struktur Kompetenzerwartungen Die SuS beurteilen die Wechselwirkungen zwischen technischen Systemen und ihren Systemumgebungen. Kompetenzbereiche (Prozesse) Übergreifende fachliche Kompetenz Inhaltsfelder (Gegenstände) Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 11

12 Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 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 12

13 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) Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 13

14 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). Kompetenzorientierte Kernlehrpläne Kompetenzerwartungen 14

15 Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 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) 15

16 KapitelGliederungspunkt 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 Grundkurs Leistungskurs 3 Lernerfolgsüberprüfung und Leistungsbewertung 4 Abiturprüfung Anhang Kompetenzorientierte Kernlehrpläne 16

17 17 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. Kompetenzorientierte Kernlehrpläne

18 18 II. Schulinterne Lehrpläne: Konstrukt, Struktur und zentrale Elemente (Unterstützungsmaterialien zur Kernlehrplanimplementation, das Lehrplaninformationssystem Lehrplannavigator) 18

19 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 Vorgaben für 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 19

20 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 über 1.Grundsätze zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit 2.Grundsätze zur Leistungsbewertung 3.Vorschläge an die Lehrerkonferenz zur Einführung von Lernmitteln. Schulinterne Lehrpläne 20

21 21 Anforderungen an die Schulen angesichts kompetenzorientierter Kernlehrpläne Schulinterne Lehrpläne 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) 21

22 22 Anforderungen an die Schulen angesichts kompetenzorientierter Kernlehrpläne Schulinterne Lehrpläne 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 22

23 23 Struktur eines schulinternen Lehrplans – Gliederung KapitelGliederungspunkt 1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit 2 Entscheidungen zum Unterricht 2.1 Unterrichtsvorhaben Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben 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 4Qualitätssicherung und Evaluation 23

24 24 Beispiel: Übersichtsraster für die Sekundarstufe II EPH Unterrichtsvorhaben I: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte Unterrichtsvorhaben II: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte … Q1, GK Unterrichtsvorhaben I: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte Unterrichtsvorhaben II: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte … Q2, GK Unterrichtsvorhaben I: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte Unterrichtsvorhaben II: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte … Q1, LK Unterrichtsvorhaben I: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte Unterrichtsvorhaben II: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte … Q2, LK Unterrichtsvorhaben I: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte Unterrichtsvorhaben II: Thema, Kompetenzen, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte … 24

25 Schulinterner Lehrplan (der Einführungsphase) Gliederung in Unterrichtsvorhaben I, II, III, IV und V Zeitbedarf: insgesamt 90 WS Ausweisen der Methodenkompetenzen und Handlungskompetenzen Konkretisierung einzelner Vorhaben 25

26 26

27 27

28 III. Fachspezifische Erläuterungen zum neuen KLP Technik 28

29 A.Vom Lehrplan (1999) zum Kernlehrplan (2013) – Kontinuitäten und die wichtigsten Neuerungen B. Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick C. Lernerfolgsüberprüfung, Leistungsbewertung und Abiturprüfung 29

30 Vom Lehrplan (1999) zum Kernlehrplan (2013) – Kontinuitäten und die wichtigsten Neuerungen 30

31 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 31

32 Die wichtigsten Kontinuitäten im Lehrplan In Grundkursen: Erwerb einer verlässlichen technischen Bildung Arbeits- und Fachmethoden, Darstellungsformen des Faches Heranführung an ingenieurwissenschaftliches Denken und Handeln Darstellung 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 Schwerpunkten erweiterten Kompetenzerwartungen Einbeziehung zusätzlicher Anwendungsfelder 32

33 Die wichtigsten Kontinuitäten im Lehrplan Beibehaltung zentraler Inhaltsfelder - Automatisierungstechnik - Versorgung mit elektrischer Energie weiterhin Vorgaben für das Zentralabitur 33

34 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 34

35 Die wichtigsten Neuerungen Inhaltsfeld 5: Entwicklungsfelder neuer Technologien Inhaltliche Schwerpunkte: Kurse auf grundlegendem Niveau Bionik Elektromobilität und Verkehr Kurse auf erhöhtem Niveau Bionik Elektromobilität und Verkehr Robotik Informations- und Kommunikationstechnologie 35

36 Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick 36

37 Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick Aufgaben und Ziele des Faches TechnikTechnik 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 Innovation 37

38 Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick Aufgaben 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 Verfahren in Modellen oder realen technischen Systemen umsetzen und handhaben. Dabei ist der Bedeutung einer nachhaltigen und sozialverträglichen Technikgestaltung und -nutzung Rechnung zu tragen. 38

39 Der neue Kernlehrplan Technik im Überblick 39 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

40 Kompetenzerwartungen Die SuS beurteilen die Wechselwirkungen zwischen technischen Systemen und ihren Systemumgebungen. Kompetenzbereiche (Prozesse) Inhaltsfelder (Gegenstände) 40

41 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). 41

42 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) 42

43 Lernerfolgsüberprüfung, Leistungsbewertung und Abiturprüfung 43

44 Lernerfolgsüberprüfung und Leistungsbewertung Überprüfungsform: - Dokumentationsaufgaben - Entscheidungsaufgaben - Konstruktionsaufgaben - Parameteraufgaben - Optimierungsaufgaben 44

45 Abiturprüfung - Steuerung durch Vorgaben - überarbeitete Operatorenliste - Angleichung der Vorgaben 2017 an die Vorgaben weiterhin keine Aufgabenauswahl 45

46 Der neue Kernlehrplan Technik Zur Rolle von Inhaltsfeld 2 46

47 Inhaltsfeld 2 Technische Innovation 47

48 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 48

49 Möglichkeiten der Anwendung I IF2 in Kombination mit einem weiteren Inhaltsfeld Kompetenz- erwartungen von IF2 Inhaltsfeld 3 Inhaltsfeld 4 Inhaltsfeld 5 49

50 Möglichkeiten der Anwendung II IF2 vertreten in mehreren Inhaltsfeldern lnhaltsfeld 4 I Kompetenz- erwartungen von IF2 lnhaltsfeld 4 II lnhaltsfeld 3 50

51 Beispiel – Leistungskurs Q2 51

52 Möglichkeiten der Anwendung III IF2 als eigenständiges Inhaltsfeld Kompetenz- erwartungen von IF2 Inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen des IF2 in Bezug auf einen selbst gewählten Schwerpunkt. Beispiele: Bautechnik, Entsorgung 52

53 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 53

54 Unterrichtsvorhaben zum Inhaltsfeld 5 54

55 Unterrichtsreihe 1 : Brücken und Türme - sind Baupläne der Natur übertragbar? Unterrichtsreihe 2 : Vorsicht frei laufende Roboter ! – Fortbewegung nach natürlichen Vorbildern. 55

56 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) 56

57 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), 57

58 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). 58

59 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). 59

60 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 60

61 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). 61

62 Diagnose von Schülerkonzepten: · Stabilitätsprüfung verschiedener Brückenmodelle Leistungsbewertung: · Schülerreferate zu Brückenarten und –bauweisen · Dokumentation der eigenen Bauwerkskonstruktion · Präsentation des Funktionsmodells 62

63 Unterrichtsreihe1 : Brücken und Türme - sind Baupläne der Natur übertragbar? Unterrichtsreihe 2 : Vorsicht frei laufende Roboter – Fortbewegung nach natürlichen Vorbildern. 63

64 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) 64

65 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), 65

66 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

67 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

68 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

69 Diagnose von Schülerkonzepten: · Funktionsprüfung verschiedener Laufroboter Leistungsbewertung: · Schülerreferate zu Laufrobotern und deren Bauweisen · Dokumentation der eigenen Roboterkonstruktion · Präsentation des Funktionsmodells 69

70 für Ihre Aufmerksamkeit H ERZLICHEN D ANK 70


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