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Natur mit Spielzeug Chemie und Technik verbinden Technik.

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Präsentation zum Thema: "Natur mit Spielzeug Chemie und Technik verbinden Technik."—  Präsentation transkript:

1 Natur mit Spielzeug Chemie und Technik verbinden Technik

2 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ziele 1.Technik als Unterrichtsfach Grobüberblick Deutschland (und Nachbarn) 2.Methodische Interpretation des Faches Technik durch Naturwissenschaftler und Ingenieure 3.Beispiel für eine N&T-Umsetzung am Beispiel LEGO

3 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth 1. Technik als Unterrichtsfach

4 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth 1. Das Unterrichtsfach Technik In der Grundschule: Baden-WHSU BayernHSU (T) Tex/W 1-4 BerlinSU Brandenb.SU BremenTex/W 3-4 HamburgSUT HessenSU-Ges SU-N&T Meck.-Vop.WerkU (T) NiSaSU (T) W (Gestalten) NRWSU Rh.-PfalzSU Saarl.SU SachsenW (T) HSU (T) Sa.-AnhaltW (T) SHTW HSU (T) ThüringenW (T)

5 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Der HSU an Grundschulen in Bayern Nr.Grobziel 1.3.3Technisches Spielzeug: mit mechanischem Spielzeug spielen und Funktionen erkennen eine Funktion erkunden: Rolle, Hebel oder einfacher Antrieb. ein Modell bauen 3.4.3Maschinen helfen bei der Arbeit: Möglichkeiten der Arbeitserleichterung im erkundeten Betrieb; Entwurf, Bau und Erprobung einfacher Kräne, Seilwinden... Veränderungen in der Arbeitswelt...: Automaten machen Berufszweige überflüssig Kreislauf eines industriell gefertigten Produkts: Herst. bis zum Endprodukt verfolgen (in Zush. mit der Erkund.) Verpackung, Lagerung (Produktionsaufwand, Umweltschutz) Beispiele für unmittelbaren Technikbezug, LP von 2000 Siehe auch Werken / Textiles Gestalten und Kunsterziehung Umsetzung?

6 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Realschule Baden-W5- 6: T 7-10: N&T (WP) 7- 8: ITB Bayern8-10: TZ (WP) 8-10: W (WP) Berlin7-10: AL (WP) Brandenb.7-10: AL Bremen7-10: AL-T-Wi Hamburg5- 7: AL 5- 7: T 8-10: T (WP) Hessen5- 6: AL 7-10: AL (WP) Meck.-Vop.7-10: T NiSa5- 8: AL-Wi-T 9-10: T (WP) NRW9-10: T (WP) Rh.-Pfalz9-10: TZ (WP) Saarl.5- 8: T 9-10: T (WP) 5-10: TZ (WP) Sachsen5- 6: W 7-10: T-Wi (WP) Sa.-Anhalt7-10: AL-Wi-T SH7- 8: T 7-10: T (WP) Thüringen5- 6: W 7-10: WiT (WP)

7 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Gymnasium Baden-W5 - 6: NT Bayern5 (- 7?): NT Berlin- Brandenb. 9-10: AL 11-13: T (WP) Bremen 7-10: A-T-Wi Hamburg 5-13: AL (WP) Hessen 5- 6: AL 7-10: AL (WP) Meck.-Vop. 9-10: T (WP) NiSa5- 6: AL-Wi-T 7-10: AL-Wi-T (WP) NRW7-10: AL (WP) Rh.-Pfalz- Saarl.- Sachsen5 - 6: W Sa.-Anhalt 9: Wi-T SH7-10: T (WP) Thüringen-

8 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Blick über die Grenzen (Gym) Österreich: Technische Werkerziehung 5-12 und spiralcurricular. Bereiche (Bauen, Wohnen, Umweltgestaltung, Maschinentechnik, Produktgestaltung. Schweiz: Technisches Gestalten 1-9 (künstlerische wie werktechnische Richtung) Polen, Ungarn, Rumänien: Polytechnische Erziehung 5-8 (Schulgarten, Werken, Sozialistische Produktion (?), Technisches Zeichnen, Produktive Arbeit der Schüler (?)). England/Wales: Technology (1)5-10 Schweden, Norwegen, Dänemark: Science and Technology 5-10 (11-12 WP) Frankreich: Pflichtfach an technischen Gymnasien (voie technologique).

9 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 1.Inhalte der Technik sind in den Bundesländern - mit Sozial- und Wirtschaftswissenschaften (Arbeitslehre) - oder mit den Naturwissenschaften B, C, P (Natur & Technik) verknüpft. 2.Das Fach Technik spielt an deutschen Gymnasien eine sehr untergeordnete Rolle.

10 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth 2. Methodische Interpretation des Faches

11 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Gängigste Interpretation durch Lehrer der Naturwissenschaften in N&T: Notwendigkeit Experiment planen durchführen Abstraktion Schülererfahrung Anleitung fertigen Gesetzmäßigkeit LP-Thema Exemplar. Bsp. Bestätigungsbeispiel nur geschlossene methodische Führung Eigene Befragung, unveröffentlicht.

12 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Aktuell durch Didaktiker der Technik:...Technik in szientistischer Verkürzung als angewandte Naturwissenschaft und als naturbeherrschendes Werken in praktizistischer Verkürzung bezeichnet wird. Sie sehen es (berechtigterweise) gar nicht gerne, wenn: Ropohl, G.: Technik als Bildungsaufgabe allgemeinbildender Schulen. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 1, S

13 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Definition Technik Technik ist das Ergebnis einer von Interessen geleiteten, zielgerichteten Auseinandersetzung des Menschen mit Gegebenheiten der Natur bzw. mit vorhandenen technischen Systemen. Sachs, B.: Legitimation und Strukturen von Technikunterricht. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 4, S

14 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kurz: URL: Technik ist das Ergebnis menschlicher Faulheit.

15 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Herleitung 1.Die Welt im Naturzustand enthält keine technischen Systeme.

16 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Herleitung 2.Der Mensch geht daran, den Naturzustand qualitativ und quantitativ zu beschreiben, zu ordnen und zu klassifizieren. Er betreibt Naturwissenschaft (Suche nach Erkenntnis).

17 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Herleitung 3.Gleichzeitig wird das Erfasste zweckorientiert und gezielt verändert. Dabei schafft er Gebilde mit Hilfe bestimmter Verfahren. Er betreibt Technik (Befriedigung von Bedürfnissen).

18 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Beispiel WATT hat die Dampfmaschine erfunden, ohne eine thermodynamische Theorie zu besitzen. Naturwissenschaften und Technik stehen in enger Beziehung - bedingen sich aber nicht immer.

19 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Herleitung 4.Technik vollzieht sich Technik Ökologie Ökonomie Naturwissensch. Sozialwissensch. Entstehungszusammenhang Verwendungszusammenhang einschließlich eines Entstehungs- und Verwendungszusammenhangs, also innerhalb eines soziotechnischen Systems.

20 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Inhalte der Technik StoffEnergie Information Funktion wandelntransportieren speichern

21 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kerntätigkeiten in der Technik 1. Entwerfen und Konstruieren. Konstruieren: darüber hinaus auch konkrete Festlegung bis zur Herstellungsreife. Fach: Konstruktionslehre. Entwerfen: schöpferische, geistige und/oder zeichnerische Vorwegnahme konkreter Lösungsgestalten in struktureller, funktioneller und wirtschaftlicher Sicht.

22 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Kerntätigkeiten in der Technik 2. Messen, Prüfen, Testen. Prüfen (DIN 1319): Beurteilung des Messergebnisses im Hinblick auf eine ganz bestimmte Zweckeignung (auch andere Disziplinen prüfen). Testen: die zu messende Größe wird in einen realen Verwendungszusammen- hang gestellt (typisch für Technik). Messen (DIN 1319): Vorgang, bei dem ein spezieller Wert einer bestimmten Größe als Vielfaches einer vereinbarten Einheit ermittelt wird (auch andere Disziplinen messen!).

23 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Planen: zeitliche Vorwegnahme zukünftiger Abläufe, allgemeine Planungsverfahren. Kerntätigkeiten in der Technik Traebert, W. E.: Auswahlkriterien für Lehr- und Lerninhalte des Technikunterrichts. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 1, S Realisieren: in der Technik untrennbar mit Planung verbunden, da tatsächliche Realisierbarkeit nicht mit Sicherheit vorhergesagt (geplant) werden kann. 3. Planen und Realisieren.

24 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Erweiterte Tätigkeiten Entwerfen und Konstruieren Messen, Prüfen, Testen Planen und Realisieren Sachs, B.: Legitimation und Strukturen von Technikunterricht. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 4, S Auswählen (bei arbeitsteiliger Form) Bedienen und Anwenden Pflegen und Reparieren.

25 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ökologie Fehlkonzeptionen... Technik Chemie / Physik...-Gefahr bei Chemie und Physik-Lehrern: Ökonomie Sozialwissensch. - nur Messtechnik oder - fachspezifische Arbeitstechnik!

26 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was machen Ingenieure anders? Bedürfnis Entwerfen, konstruieren Beschaffen Bauen Testen perfekt? Optimieren nein ja neu

27 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was machen Ingenieure anders? Produkt Präsentieren Auswählen anwenden pflegenbedienenreparieren neu

28 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Die technische Unterrichtsmethode im Artikulationsmodell Stufen, abgeleitet von Kerntätigkeiten: 1.Entwerfen und Konstruieren 2.Beschaffen und Organisieren 3.Fertigen 4.Testen und Optimieren 5.Präsentieren

29 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Verwandtschaften der Methoden 5. Wissenssicherung 3. Durchführung 4. Abstraktion 2. Planung 1. Problemgewinnung Forschend- entwickelnd 5. Präsentieren 3. Fertigen 4. Testen und Optimieren 1. Entwerfen und Konstruieren 2. Beschaffen und Organisieren Bedürfnis Technische Methode 5. Abschluss 4. Durchführung 3. Plan 2. Skizze 1. Initiative Projektmethode

30 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Varianten mit Anforderungsstufen a = technisch - erfindend Entwerfen und Konstruieren Beschaffen und Organisieren Fertigen Testen und Optimieren Präsentieren Anforderungsstufe d = technisch - untersuchend b = technisch - nachmachend c = technisch - forschend e = technisch - informierend Artikulationsstufen

31 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 1.Existierende Unterrichtsmethoden aus der Chemie werden den Anforderungen an Technikunterricht nicht gerecht: es fehlt i.d.R. die problemlösende Stufe und/oder eine oder mehrere Kerntätigkeiten. 2.Die Technische Unterrichtsmethode orientiert sich an den Kerntätigkeiten der Ingenieure. 3.Kerntätigkeiten: i.e.S. Entwerfen, Konstruieren, Messen, Prüfen, Testen, Planen, Realisieren erweitert: Bedienen, Pflegen, Reparieren.

32 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth 3. Beispiel einer Umsetzung

33 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Technische Aufgabenstellungen Grp. 1a und 1b: Bauen nach Anleitung für Schüler ohne LEGO technik - Erfahrung

34 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Technische Aufgabenstellungen Grp. 2a und 2b: bekanntes Objekt nach best. Gesichtspunkt optimieren erfahrene Schüler

35 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Technische Aufgabenstellungen Grp. 3a und 3b: Erfinden einer neuen Maschine Experten

36 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Wo bleibt die Chemie? 5. Präsentieren 4. Testen und Optimieren 3. Fertigen 2. Beschaffen und Organisieren 1. Entwerfen und Konstruieren Technische Methode

37 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Woraus besteht ein LEGO-Stein? PVC - bis 2000 manche Steine PS - ein wenig als SAN ABS P C A leider nie (glaube ich).

38 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Thermisches Verhalten T=80°C ABS PS

39 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Thermisches Verhalten T=-18°C

40 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Brechen bei -18°C PS

41 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Auflösen in Aceton

42 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zentrifugieren und Dekantieren

43 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Ausfällen des löslichen Anteils

44 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Filtrieren

45 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Trocknen t

46 ABS StyrolAcrylnitril Poly-Butadien

47 ABS Starter

48 ABS

49 So kann man ABS zeichnen StyrolAcrylnitril Poly-Butadien Styrol-Acrylnitril

50 So sieht ABS im Elektronenmikroskop aus Poly-Butadien Styrol-Acrylnitril Bild: mit freundlicher Genehmigung der BASF AG AS B

51 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Anschlagmaschine

52 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Anschlagmaschine

53 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Anschlagmaschine

54 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Anschlagmaschine

55 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Anschlagmaschine

56 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Anschlagmaschine

57 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Was können wir als Chemielehrer leisten? 1.Wir können (und sollen) nicht reinen Technikunterricht leisten (Ausbildung, Ausstattung, Zeitumfang, Organisationsform...) 2.Wir können, von unserem Fachunterricht ausgehend, fachübergreifende Bezüge herstellen, aus der grundlegenden Kenntnis von Technik(didaktik) heraus. 3.Wir können Organisations- und Arbeitsformen einsetzen, die über das Übliche (Theorie, Schülerübung) im naturwiss. Unterricht hinausgehen. 4.Wir müssen (!) inhalts- und zieltypisch unterschiedliche Unterrichtsmethoden im Wechsel einsetzen.

58 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Umfrage an Gymnasien in OFr. Rakete (Brause, Luft) bauen5 Lochkamera bauen3 Windrad bauen1 Bootsformen bauen11 Flugzeuge bauen, Fliegen9 Turm, Brücke bauen2 Wettermessgeräte bauen3 Feuerlöscher bauen, Feuer4 Papier herstellen2 Farbstoffe, Pigmente herstellen2 Färben2 Apfelsaft herstellen1 chem. Trennverfahren (DC u.ä.)2 mikroskopieren, Fernrohr (Fkt.)9 Optik Grundlagen2 Stromkreis1 Messinstrumente verwenden2 Auswerten von Messungen2 Hebelgesetze1 Frage nicht verstanden3 Wie haben Sie Technik in N&T umgesetzt? Erkannt, dass Umsetzung fehlt2

59 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 1.Technik-Inhalte lassen sich mit chemischen Fachbezügen sinnvoll verknüpfen. 2.Technik-Inhalte eignen sich zur Realisierung fachübergreifenden Unterrichtes. 3.Über Technik-Inhalte können Selbsttätigkeit und problemlösende Aufgabenstellungen früh im naturwissenschaftlichen Unterricht Fuß fassen.

60 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Wie sehen uns die Techniker? Auffällig daran ist, dass die erwähnte wissenschaftstheoretische und methodologische Diskussion in der Didaktik der Naturwissenschaften kaum zur Kenntnis genommen wurde. Füssel, M.: Naturwissenschaft und Technik. Überschneidungen und Abgrenzungen aus technikdidaktischer Sicht. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 4, S WIR haben sie zur Kenntnis genommen Und wissen nun:

61 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Technik ist die Anstrengung, Anstrengungen zu vermeiden.


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