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mit Spielzeug Chemie und Technik verbinden

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

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

2 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

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

4 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

5 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

6 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

7 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 : 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

8 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

9 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

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

11 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

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

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 AkadOR W. Wagner, Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

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

15 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

16 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

17 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

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

19 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

20 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

21 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

22 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

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

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

25 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

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

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

28 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

29 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

30 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

31 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

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

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

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

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

36 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

37 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

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

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

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

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

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

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

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

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

46 ABS Acrylnitril Styrol Poly-Butadien

47 ABS Starter

48 ABS

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

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

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

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

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

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

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

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

57 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

58 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

59 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

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

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


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