mit Spielzeug Chemie und Technik verbinden Natur Technik mit Spielzeug Chemie und Technik verbinden

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

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

1. Das Unterrichtsfach Technik In der Grundschule: Baden-W HSU Bayern HSU (T) Tex/W 1-4 Berlin SU Brandenb. Bremen Tex/W 3-4 Hamburg SUT Hessen SU-Ges SU-N&T Meck.-Vop. WerkU (T) NiSa SU (T) W (Gestalten) NRW SU Rh.-Pfalz Saarl. Sachsen W (T) HSU (T) Sa.-Anhalt W (T) SH TW HSU (T) Thüringen AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

Der HSU an Grundschulen in Bayern Beispiele für unmittelbaren Technikbezug, LP von 2000 Nr. Grobziel 1.3.3 Technisches Spielzeug: mit mechanischem Spielzeug spielen und Funktionen erkennen eine Funktion erkunden: Rolle, Hebel oder einfacher Antrieb. ein Modell bauen 3.4.3 Maschinen 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... 4.7.2 Kreislauf eines industriell gefertigten Produkts: Herst. bis zum Endprodukt verfolgen (in Zush. mit der Erkund.) Verpackung, Lagerung (Produktionsaufwand, Umweltschutz) Umsetzung? Siehe auch Werken / Textiles Gestalten und Kunsterziehung AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Realschule Baden-W 5- 6: T 7-10: N&T (WP) 7- 8: ITB Bayern 8-10: TZ (WP) 8-10: W (WP) Berlin 7-10: AL (WP) Brandenb. 7-10: AL Bremen 7-10: AL-T-Wi Hamburg 5- 7: AL 5- 7: T 8-10: T (WP) Hessen 5- 6: AL 7-10: AL (WP) Meck.-Vop. 7-10: T NiSa 5- 8: AL-Wi-T 9-10: T (WP) NRW 9-10: T (WP) Rh.-Pfalz 9-10: TZ (WP) Saarl. 5- 8: T 9-10: T (WP) 5-10: TZ (WP) Sachsen 5- 6: W 7-10: T-Wi (WP) Sa.-Anhalt 7-10: AL-Wi-T SH 7- 8: T 7-10: T (WP) Thüringen 5- 6: W 7-10: WiT (WP) AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Gymnasium Baden-W 5 - 6: NT Bayern 5 (- 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) NiSa 5- 6: AL-Wi-T 7-10: AL-Wi-T (WP) NRW 7-10: AL (WP) Rh.-Pfalz - Saarl. Sachsen 5 - 6: W Sa.-Anhalt 9: Wi-T SH 7-10: T (WP) Thüringen 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). AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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

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

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

Aktuell durch Didaktiker der Technik: Sie sehen es (berechtigterweise) gar nicht gerne, wenn: „...Technik in szientistischer Verkürzung als angewandte Naturwissenschaft und als naturbeherrschendes Werken in praktizistischer Verkürzung bezeichnet wird.“ Ropohl, G.: Technik als Bildungsaufgabe allgemeinbildender Schulen. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 1, S. 7-24. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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. 51-69. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

„Technik ist das Ergebnis menschlicher Faulheit.“ Kurz: „Technik ist das Ergebnis menschlicher Faulheit.“ URL: http://www.uni-muenster.de/Physik/TD/Uvortec/Arbeit/Facheinfueh/Loesungen AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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

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

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

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

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

AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Inhalte der Technik Stoff Energie Information Funktion wandeln transportieren speichern AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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

Kerntätigkeiten in der Technik Messen, Prüfen, Testen. Messen (DIN 1319): Vorgang, bei dem ein spezieller Wert einer bestimmten Größe als Vielfaches einer vereinbarten Einheit ermittelt wird (auch andere Disziplinen messen!). 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). AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

Kerntätigkeiten in der Technik Planen und Realisieren. Planen: zeitliche Vorwegnahme zukünftiger Abläufe, allgemeine Planungsverfahren. Realisieren: in der Technik untrennbar mit Planung verbunden, da tatsächliche Realisierbarkeit nicht mit Sicherheit vorhergesagt (geplant) werden kann. Traebert, W. E.: Auswahlkriterien für Lehr- und Lerninhalte des Technikunterrichts. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 1, S. 53-74. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

Erweiterte Tätigkeiten Entwerfen und Konstruieren Messen, Prüfen, Testen Planen und Realisieren Auswählen (bei arbeitsteiliger Form) Bedienen und Anwenden Pflegen und Reparieren. Sachs, B.: Legitimation und Strukturen von Technikunterricht. In: Traebert, W. E.; Spiegel, H.-R. (Hrsg.): Technik als Schulfach, Bd. 4, S. 51-69. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Fehlkonzeptionen... ...-Gefahr bei Chemie und Physik-Lehrern: - nur Mess“technik“ oder - fachspezifische Arbeits“technik“! Ökologie Sozialwissensch. Technik Chemie / Physik Ökonomie AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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

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

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

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

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

AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung 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. Die Technische Unterrichtsmethode orientiert sich an den Kerntätigkeiten der Ingenieure. Kerntätigkeiten: i.e.S. Entwerfen, Konstruieren, Messen, Prüfen, Testen, Planen, Realisieren erweitert: Bedienen, Pflegen, Reparieren. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ABS Acrylnitril Styrol Poly-Butadien

ABS Starter

ABS

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

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

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

Umfrage an Gymnasien in OFr. „Wie haben Sie ‚Technik‘ in N&T umgesetzt?“ Rakete (Brause, Luft) bauen 5 Lochkamera bauen 3 Windrad bauen 1 Bootsformen bauen 11 Flugzeuge bauen, Fliegen 9 Turm, Brücke bauen 2 Wettermessgeräte bauen Feuerlöscher bauen, Feuer 4 Papier herstellen 2 Farbstoffe, Pigmente herstellen Färben Apfelsaft herstellen 1 chem. Trennverfahren (DC u.ä.) mikroskopieren, Fernrohr (Fkt.) 9 Optik Grundlagen Stromkreis Messinstrumente verwenden Auswerten von Messungen Hebelgesetze Erkannt, dass Umsetzung fehlt 2 Frage nicht verstanden 3 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth Zusammenfassung Technik-Inhalte lassen sich mit chemischen Fachbezügen sinnvoll verknüpfen. Technik-Inhalte eignen sich zur Realisierung fachübergreifenden Unterrichtes. Über Technik-Inhalte können Selbsttätigkeit und problemlösende Aufgabenstellungen früh im naturwissenschaftlichen Unterricht Fuß fassen. 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.“ WIR haben sie zur Kenntnis genommen Und wissen nun: 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. 79-105. AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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