Einfache pneumatische Schaltungen in der Steuerungstechnik

Unter besonderer Berücksichtigung handlungsorientierter Lernarrangements zur Förderung selbstorganisierten Lernens im 3. Halbjahr der Berufsschule für Fluggerätmechaniker/innen (Bundeswehrklasse)

Term Paper , 2012 , 79 Pages , Grade: 13

Engineering - Metal Engineering, Metal Processing, Metal Structure

Die Steuerungs- und Regelungstechnik begegnet dem Fluggerätmechaniker1 fortwährend im
Berufsalltag. Die Funktionsweise eines Flugzeugs ist davon signifikant abhängig. Verwendet
wird hauptsächlich elektrische, pneumatische und hydraulische Energie. Weiterhin werden
viele Prüfstände für Flugzeugkomponenten pneumatisch betrieben.
Angesichts dieser Relevanz habe ich die Steuerungstechnik für meine Hausarbeit im Fach
Metalltechnik gewählt. Als Energieträger wird stellvertretend Druckluft eingesetzt. Die beiden
Doppelstunden der Hausarbeit beschäftigen sich im Speziellen mit dem Aufbau einfacher
pneumatischer Schaltungen.
Für die Unterrichtsreihe wird repräsentativ das Teilgebiet der pneumatischen Steuerung
gewählt. Die BBS Speyer verfügt über ein gut ausgestattetes Pneumatik-Labor2 sowie über
die kommerzielle Simulationssoftware FluidSIM3. In nahezu jeder Firma werden im
Entwicklungsprozess zunehmend die theoretischen Vorüberlegungen und Software-
Simulationen gefordert, um die vergleichsweise kostspieligen Versuchsaufbauten und
Prototypenzahlen zu reduzieren4. Dieses Konzept der eigenen Entwürfe soll durch die
Schüler ausprobiert, realisiert und eingeübt werden. Dazu wird die pneumatische Steuerung
zunächst in einer Softwareumgebung auf ihre Funktionsweise getestet und in ihr optimiert.
Erst anschließend wird sie mit Hardware aufgebaut.
Für eine nachhaltige Aneignung der fachlichen und überfachlichen Kompetenzen sollen bei
der Unterrichtsvorbereitung handlungsorientierte Lernarrangements für die Schüler gestaltet
werden, die ihnen selbstorganisiertes Lernen ermöglichen.
In den Kapiteln 2 und 3 werden theoretische Betrachtungen zur methodischen Gestaltung
des Unterrichts und zum fachwissenschaftlichen Inhalt dargelegt. Kapitel 4 beschreibt die
Vorüberlegungen zur Planung der Unterrichtsreihe. Die Kapitel 5 und 6 dokumentieren die
praktische Umsetzung in den beiden Doppelstunden. Der Hauptteil endet mit den
Schlussbetrachtungen (Kapitel 7) und dem Literaturverzeichnis. Im Anhang sind alle für die
Unterrichtsreihe relevanten Materialien und Übersichten dokumentiert.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Methodischer Schwerpunkt: Handlungsorientiertes und selbstorganisiertes Lernen

3 Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt: Einfache pneumatische Schaltungen in der Steuerungstechnik
3.1 Einführung
3.2 Pneumatik
3.2.1 Bereitstellung der Druckluft
3.2.2 Steuerung der Druckluft
3.2.3 Arbeitsteil
3.2.4 Rechnerische Grundlagen
3.3 Simulationssoftware FluidSIM
3.4 Pneumatik-Labor

4 Vorüberlegungen zur Planung der Unterrichtsreihe
4.1 Lerngruppe
4.2 Lehrplanbezug
4.3 Lernumgebung / Rahmenbedingungen
4.4 Didaktische Abschnittsplanung

5 Erste Doppelstunde der Unterrichtsreihe
5.1 Konzeption
5.1.1 Didaktische Analyse
5.1.2 Kompetenzen
5.1.3 Methodische Überlegungen
5.1.4 Gestaltung der Lernhandlung
5.1.5 Freiräume
5.2 Realisierung und Reflexion

6 Zweite Doppelstunde der Unterrichtsreihe
6.1 Konzeption
6.1.1 Didaktische Analyse
6.1.2 Kompetenzen
6.1.3 Methodische Überlegungen
6.1.4 Gestaltung der Lernhandlung
6.1.5 Freiräume
6.2 Realisierung und Reflexion

7 Schlussbetrachtung und Ausblick

8 Literaturverzeichnis
8.1 Allgemeine / didaktische / methodische Literatur
8.2 Fachspezifische Literatur

9 Anhang
9.1 Didaktische Abschnittsplanung1
9.2 Erste Doppelstunde
9.2.1 Beamer-Folien3
9.2.2 Geplante Arbeitsblätter
9.2.3 Mögliche Zusatzaufträge für schnell arbeitende Schüler
9.2.4 Modell des Zweidruck- und Drosselrückschlagventils
9.2.5 Versuchsaufbau im Pneumatik-Labor
9.3 Zweite Doppelstunde
9.3.1 Strukturgitter
9.3.2 Beamer-Folien
9.3.3 Geplante Arbeitsblätter
9.3.4 Mögliche Zusatzaufträge für schnell arbeitende Schüler
9.3.5 Modell des Zweidruck- und Drosselrückschlagventils
9.3.6 Aufbau im Pneumatik-Labor

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Didaktische Abschnittsplanung

Abbildung 2: Strukturgitter für die erste Doppelstunde

Abbildung 3: Folie 1 - Einstieg in die Lernsituation (1. DS)

Abbildung 4: Folie 2 - Vorstellung der Lernaufgabe (1. Doppelstunde)

Abbildung 5: Folie 3 - Lernaufgabe (1. DS)

Abbildung 6: Folie 4 - Kurzfassung des Arbeitsauftrags (1. DS)

Abbildung 7: Folie 5 - Besprechung der Aufgaben zum Zweidruckventil (1. DS)

Abbildung 8: Folie 6 - Musterlösung mit der Reihenschaltung (1. DS)

Abbildung 9: Folie 7 - Musterlösung mit dem Zweidruckventil (1. DS)

Abbildung 10: Folie 8 - Erklärung zur Notwendigkeit des Zweidruckventils (1. DS)

Abbildung 11: Folie 9 - Ergänzung der Übersichtsseite (1. DS)

Abbildung 12: Folie 10 - Besprechung des Drosselrückschlagventils (1. DS)

Abbildung 13: Folie 11 - Besprechung des Drosselrückschlagventils (1. DS)

Abbildung 14: Folie 12 - Ergänzung der Übersichtsseite (1. DS)

Abbildung 15: Folie 13 - Ergänzung der Übersichtsseite (1. DS)

Abbildung 16: „Laufzettel“ für die Schüler (1. DS)

Abbildung 17: Arbeitsblatt 1 mit Lösungshorizont (1. DS)

Abbildung 18: Lösungshorizont für die pneumatischen Schaltpläne (1. DS)

Abbildung 19: Erweiterung der Lernaufgabe um das Drosselrückschlagventil (1. DS)

Abbildung 20: Arbeitsblatt zum Zweidruckventil (1. DS)

Abbildung 21: Aufgabenblatt zur Erarbeitung des Zweidruckventils (1. DS)

Abbildung 22: Informationsblatt zum Drosselrückschlagventil (1. DS)

Abbildung 23: Aufgabenblatt zum Drosselrückschlagventil mit Lösungen (1. DS)

Abbildung 24: Zusatzauftrag - Kennzeichnung der Bauelemente (1. DS)

Abbildung 25: Zusatzauftrag - Schnellentlüftungsventil (1. DS)

Abbildung 26: Zusatzauftrag - Druckluftverluste (1. DS)

Abbildung 27: Modell des Zweidruckventils

Abbildung 28: Modell des Drosselrückschlagventils

Abbildung 29: Aufbau der Steuerung für die Biegepresse im Pneumatik-Labor

Abbildung 30: Strukturgitter für die zweite Doppelstunde

Abbildung 31: Folie 1 - Wiederholung der Biegepresse von der Vorstunde (2. DS)

Abbildung 32: Folie 2 - Besprechung der Hausaufgabe (2. DS)

Abbildung 33: Folie 3 - Besprechung der Hausaufgabe (2. DS)

Abbildung 34: Folie 4 - Ergänzung der Übersichtsseite (2. DS)

Abbildung 35: Folie 5 - Ergänzung der Übersichtsseite (2. DS)

Abbildung 36: Folie 6 - Vorstellung der Lernaufgabe (2. DS)

Abbildung 37: Folie 7 - Vorstellung der Lernaufgabe (2. DS)

Abbildung 38: Folie 8 - Kurzfassung des Arbeitsauftrages (2. DS)

Abbildung 39: Folie 9 - Erweiterung der Lernaufgabe (2. DS)

Abbildung 40: Arbeitsblatt 1 mit Lösungshorizont (2. DS)

Abbildung 41: Lösungshorizont für den pneumatischen Schaltplan (2. DS)

Abbildung 42: Informationsblatt zur Erarbeitung des Wechselventils (2. DS)

Abbildung 43: Aufgabenblatt zum Wechselventil (2. DS)

Abbildung 44: Aufgabenblatt zur Zu- / Abluftdrosselung des Zylinders (2. DS)

Abbildung 45: Erweiterung der Lernaufgabe (2. DS)

Abbildung 46: Zusatzauftrag - Übungsaufgaben, Teil 1 (2. DS)

Abbildung 47: Zusatzauftrag - Übungsaufgaben, Teil 2 (2. DS)

Abbildung 48: Modell des Wechselventils

Abbildung 49: Aufbau der Steuerung für das Werktor im Pneumatik-Labor

1 Einleitung

Die Steuerungs- und Regelungstechnik begegnet dem Fluggerätmechaniker¹ fortwährend im Berufsalltag. Die Funktionsweise eines Flugzeugs ist davon signifikant abhängig. Verwendet wird hauptsächlich elektrische, pneumatische und hydraulische Energie. Weiterhin werden viele Prüfstände für Flugzeugkomponenten pneumatisch betrieben.

Angesichts dieser Relevanz habe ich die Steuerungstechnik für meine Hausarbeit im Fach Metalltechnik gewählt. Als Energieträger wird stellvertretend Druckluft eingesetzt. Die beiden Doppelstunden der Hausarbeit beschäftigen sich im Speziellen mit dem Aufbau einfacher pneumatischer Schaltungen.

Für die Unterrichtsreihe wird repräsentativ das Teilgebiet der pneumatischen Steuerung gewählt. Die BBS Speyer verfügt über ein gut ausgestattetes Pneumatik-Labor² sowie über die kommerzielle Simulationssoftware FluidSIM³. In nahezu jeder Firma werden im Entwicklungsprozess zunehmend die theoretischen Vorüberlegungen und SoftwareSimulationen gefordert, um die vergleichsweise kostspieligen Versuchsaufbauten und Prototypenzahlen zu reduzieren⁴. Dieses Konzept der eigenen Entwürfe soll durch die Schüler ausprobiert, realisiert und eingeübt werden. Dazu wird die pneumatische Steuerung zunächst in einer Softwareumgebung auf ihre Funktionsweise getestet und in ihr optimiert. Erst anschließend wird sie mit Hardware aufgebaut.

Für eine nachhaltige Aneignung der fachlichen und überfachlichen Kompetenzen sollen bei der Unterrichtsvorbereitung handlungsorientierte Lernarrangements für die Schüler gestaltet werden, die ihnen selbstorganisiertes Lernen ermöglichen.

In den Kapiteln 2 und 3 werden theoretische Betrachtungen zur methodischen Gestaltung des Unterrichts und zum fachwissenschaftlichen Inhalt dargelegt. Kapitel 4 beschreibt die Vorüberlegungen zur Planung der Unterrichtsreihe. Die Kapitel 5 und 6 dokumentieren die praktische Umsetzung in den beiden Doppelstunden. Der Hauptteil endet mit den Schlussbetrachtungen (Kapitel 7) und dem Literaturverzeichnis. Im Anhang sind alle für die Unterrichtsreihe relevanten Materialien und Übersichten dokumentiert.

2 Methodischer Schwerpunkt: Handlungsorientiertes und selbstorganisiertes Lernen

Der Orientierungsrahmen Schulqualität (ORS), die „verbindliche Grundlage der Qualitätsentwicklung aller rheinland-pfälzischen Schulen“⁵, fordert in den aufgeführten zehn Merkmalen guten Unterrichts⁶ u. a. die Umsetzung des handlungsorientierten Lernens. Dieses ist die wesentliche Grundlage um die Merkmale Wirkungs- und Kompetenzorientierung sowie die Aktivierung der Schüler zu erreichen. Ergänzend dazu soll für die Nachhaltigkeit der Kompetenzerwerb selbstorganisiert erfolgen. Dies wird durch die Motivation der Schüler, durch Klarheit und Strukturierung sowie Aktivierung der Schüler gefördert.

Wie lässt sich nun handlungsorientierter und selbstorganisierter Unterricht beschreiben? Es ist ein ganzheitlicher und vor allem schüleraktivierender Unterricht. Der Unterrichtsprozess ist geprägt von einem eingangs vereinbarten Handlungsprodukt⁷. Bovet und Huwendiek (2008)⁸ betonen gut die Formulierung „handlungsorientiert“ und nicht nur „handelnd“ - das Handeln allein reicht noch nicht zwingend aus, um auch zu Lernen.

U. a. durch neue Erkenntnisse in der Hirnforschung (wie lernt unser Gehirn am besten / am nachhaltigsten?) entwickelte sich die konstruktivistische Didaktik. Die Schüler sollen hier „zunehmend in der Lage sein, ihr Lernen selbst zu planen, zu organisieren, durchzuführen und zu bewerten“⁹. Im Gegensatz dazu ist der Lehrende „mehr Mitgestalter von Lernumgebungen und Unterstützer von Lernprozessen“⁹. Insgesamt ein guter Ansatz, um auf die veränderten gesellschaftlichen Entwicklungen zu reagieren und sie positiv nutzen zu können (z. B. für die erfolgreiche Bewältigung der Informationsflut, die begünstigt ist durch die neuen Medien und der ständig neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse / der kürzeren Halbwertszeit des Wissens).

Für einen „guten Unterricht“ müssen nun in der Unterrichtsvorbereitung Lernarrangements vorbereitet werden, die die Grundsätze der Handlungsorientierung umsetzen und so das selbstorganisierte Lernen ermöglichen. Nützliche praktische Hinweise liefert hier Landwehr (2008). Er stellt das Spannungsfeld zwischen den beiden Polen objektives Wissen (dem Wissensstoff) und dem subjektiven Wissen (der Lernende) dar. Aufgabe der Wissensvermittlung ist nun, die beiden Pole in einem dynamischen Gleichgewicht zu halten¹⁰. Landwehr begründet hier auch seine Wortwahl der „Wissensvermittlung“, welche sich auch in dem Titel seines Buches wiederfindet. Unter „Vermittlung“ versteht er einen Prozess, bei dem Widersprüchliches, Konflikthaftes vermittelt, bzw. in Einklang gebracht wird¹¹. Als Ursache für eine fehlende Balance zwischen den beiden vermittlungsbedürftigen Polen (Wissen und Lernende) sieht er das Problem, dass Kenntnisse, statt Erkenntnisse, vermittelt werden.

Damit der Unterricht erkenntnisvermittelnd ist, muss dieser nach Landwehr drei Merkmale aufweisen: die Prozess-, die Problem- und die Subjektorientierung¹². Die Handlungsorientierung und Selbstorganisation, methodische Schwerpunkte dieser Hausarbeit, sind wesentlich Grundpfeiler dieser Merkmale.

Landwehr gibt elf praktische Handlungsregeln, um die erkenntnisorientierte Unterrichtsgestaltung umzusetzen¹³. Für die geplante Unterrichtsreihe sollen insbesondere die folgenden vier Punkte umgesetzt werden:

- Moderieren statt Dozieren

Damit die prozessorientierte Erkenntnis eine solche bleibt und nicht zur bloßen Kenntnis degradiert wird, darf sie nicht von einer Person direkt auf die andere übertragen werden. Der Unterrichtsprozess wird methodisch so angelegt, dass die Schüler das Wissen selbst erzeugen können. Geeignete Denkanstöße sollen sie dabei unterstützen. Die Lernenden sollen eigene Hypothesen zur Lösung der Lernaufgabe entwickeln, diese evaluieren, beurteilen und überarbeiten.

Herausforderungen / Schwierigkeiten

Diesen Punkt versuche ich, auch außerhalb der geplanten Unterrichtsreihe, verstärkt umzusetzen, um den Schülern mehr Raum für eigengesteuerte und selbstorganisierte Lernen zu schaffen.

Erleichtert wird die Arbeit des Lehrers als Moderator durch das Einüben einer angemessenen Methodenvielfalt mit den Schülern sowie der Sozialkompetenz. So kann ein Arbeitsklima entstehen, „in dem der Lehrer nicht mehr ständig alles unter Kontrolle haben muss“¹⁴. Der Unterrichtsverlauf wird zunehmend offen, die Schüler können individuelle Lernwege beschreiten. Dieser Anspruch lässt sich in den verschiedenen Schulformen unterschiedlich schnell und problemlos verwirklichen (z. B. erfordert die Planung des Unterrichts für die Berufsfachschule üblicherweise eine andere Vorgehensweise mit anderen methodischen Schwerpunkten als die für die Berufsschule). In Lerngruppen, bei denen die Schüler noch stark mit Persönlichkeitsentwicklung hin zum „Erwachsensein“ beschäftigt sind, sieht sich der Lehrer „einer Beziehungsstruktur ausgesetzt, die häufig als Beziehungsgewitter auf ihn niedergeht“¹⁵. Diese „Beziehungsgewitter“ müssen immer wieder (zusätzlich) zu der angestrebten methodischen Arbeit bewältigt werden. Das eigenständige Arbeiten der Schüler rückt dann aber auch den Lehrer aus dem Fokus und kann das Spannungsfeld im Beziehungsgeschehen zwischen Lehrer und Schüler reduzieren¹⁶.

Erst die eigene (unvollkommene) Lösung, dann die Expertenlösung

Erst durch die Aktivierung der eigenen Wissensbasis, wird die aktive Umstrukturierung ermöglicht (die Informationen dürfen nicht passiv aufgenommen werden)¹⁷. Die erkenntnisleitende Problemstellung soll die Phase der selbstständigen Auseinandersetzung einleiten. Die Lösung sollte in greifbarer Nähe liegen, so dass bei den Lernenden Akkomodationsbedarf entsteht¹⁸. Die von den Schülern erarbeiteten Ergebnisse werden dann mit Hilfe der „Expertenlösung“ evaluiert. Sie sind nun in der Lage die Bedeutung der angebotenen Informationen zu erfassen und können diese in ihrer subjektiven Wissensbasis strukturieren¹⁹.

Erfahrungsgemäß legen die Schüler auch sehr viel Wert auf die Phase des objektiven Wissens, bzw. verlangen einen angemessenen Abgleich mit objektiven Wissen.

Die Theorie von der Praxis her bestimmen

Die Konfrontation mit der praktischen Aufgabenstellung, gefolgt von eigenen Lösungsversuchen steht vor der theoretischen Behandlung der Grundlagen. Die Theorie wird angeboten, um aufgetretene Schwierigkeiten zu lösen, bzw.

Hintergrundinformationen gegeben um die Praxis besser verstehen und bewältigen zu können. Begleitet wird dieser Aspekt durch die nachfolgende Aussage.

Erst die Vielfalt, dann die (ordnende) Systematik

Das Wissensgebiet wird nicht systematisch „aufgearbeitet“, sondern die Fülle soll als Problem erlebt werden und ein Bedürfnis nach Ordnung entstehen. Der Weg soll aktiv und kreativ gegangen werden, die Systematik das Ziel sein.

Neben den Handlungsregeln für die erkenntnisorientierte Unterrichtsgestaltung schlägt Landwehr (2008) auch sieben konkrete Schritte in der Unterrichtsvorbereitung vor²⁰. Diese sind im Einzelnen²¹:

Die leitende Problemstellung bestimmen

Zu Beginn muss eine geeignete Problemstellung gefunden werden, welche einen signifikanten Erkenntnisprozess auslösen kann. Aus einer optimalen Problemstellung leitet sich der rote Faden für den Unterrichtsverlauf fast von allein ab.

Den Erkenntnisgewinn reflektieren

Ist die Erkenntnis ableitbar aus der Problemstellung oder ist nur ein Kenntniszuwachs möglich? Sind die Erkenntnisse bedeutsam für viele Situationen, bieten sie einen hohen Transferwert? Gegebenenfalls muss die Problemstellung modifiziert werden.

Den Erkenntnisprozess analysieren

Über welche subjektive Wissensbasis verfügen die Schüler, wie soll dieses Wissen akkommodiert werden? Das objektive Wissen soll nicht additiv hinzukommen, sondern zu einer qualitativen Umorganisation bestehender kognitiver Strukturen führen.

Eine geeignete Form der Problemkonfrontation wählen

Wie können die Schüler geeignet für das Thema motiviert werden? Wie kann Betroffenheit ausgelöst werden? Wenn eine direkte Problemkonfrontation nicht zielführend erscheint, muss eine geeignete Methode gewählt werden²².

Die Lernenden aktiv in die Lösungssuche einbeziehen

Die Schüler sollen eigene Hypothesen bilden. Die selbstständige Lösungssuche muss geeignet unterstützt werden.

Ein Arrangement für die Lösungsevaluation suchen

Wie können die erarbeiteten Lösungsvorschläge überprüft und bewertet werden? Die Begründungsaspekte müssen in dieser Unterrichtsphase im Mittelpunkt stehen. Fehler sollen analysiert und als Lernchancen behandelt werden.

Möglichkeiten zur Anwendung der Erkenntnisse schaffen

Schließlich soll die Transferfähigkeit der Erkenntnisse geprüft und angewendet werden. Dies ist nun möglich, da die Schüler nun über Erkenntnisse statt bloßer Kenntnisse verfügen.

Die Einhaltung dieser Schritte soll bei der Unterrichtsplanung helfen, handlungsorientierte Lernarrangements anzubieten und selbstorganisiertes Lernen der Schüler zu ermöglichen²³.

3 Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt: Einfache pneumatische Schaltungen in der Steuerungstechnik

In diesem Kapitel wird der fachwissenschaftliche Inhalt analysiert sowie geeignete Medien näher betrachtet. Das Teilkapitel 3.1Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden. widmet sich einführend der Steuerungstechnik, dem fachlich übergreifenden Gebiet dieser Hausarbeit. Unter 3.2 wird das Teilgebiet der pneumatischen Steuerungen näher betrachtet. Abschließend werden in den Teilkapiteln 3.3 und 3.4 die Medien Labor und Simulationssoftware auf ihre Eignung als Vermittlungshilfen untersucht.

3.1 Einführung

Die Steuerungstechnik ist, wie auch die Regelungstechnik, ein Teilgebiet der Automatisierungstechnik. Besonders in technischen Berufen wird sie praktisch täglich genutzt²⁴. Zur Konzipierung, Wartung und Weiterentwicklung bedarf es eines breiten und aktuellen Fachwissens.

Im Gegensatz zur Regelungstechnik, findet bei der Steuerungstechnik keine Rückwirkung der Steuergröße (z. B. der Hub, den die Steuerung tatsächlich stellt) auf die Stellgröße (Hub) statt. Somit kann eine Abweichung der Ist- von der Sollgröße nicht korrigiert werden²⁵. Für die fachlich fundierte Auseinandersetzung mit der Regelungstechnik sind mathematisch und physikalisch verknüpfte Kompetenzen erforderlich. Sie kann somit meist erst im Rahmen eines Studiums erfolgen. Das Gebiet der Steuerungstechnik kann hingegen, im Wirkungsbereich der berufsbildenden Schule, breitgefächerter entfaltet werden.

Der Vorgang des Steuerns lässt sich, ähnlich informationstechnischen Systemen, in die drei Bereiche - Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe - gliedern²⁶.

Die Art der Steuerung wird nach der Signalverarbeitung und der Programmierung unterschieden²⁷. Hinsichtlich der Signalverarbeitung findet eine Gliederung in die Verknüpfungssteuerung (die vorliegenden Signale sind logisch miteinander verbunden) und in die Ablaufsteuerung (die Vorgänge werden schrittweise ausgelöst) statt. Die Einteilung nach der Art der Programmierung ergibt verbindungsprogrammierte (durch die Funktionseinheiten und deren Verbindung ist der Programmablauf fest vorgegeben) und speicherprogrammierte Steuerungen (Programm wird gespeichert und der Ablauf ist dadurch festgelegt)²⁸.

Für den Entwurf und die Darstellung von Steuerungen ist die Verwendung logischer Verknüpfungen²⁹, sowie die Ablaufbeschreibung GRAFCET³⁰ hilfreich.

Die Steuerung benötigt für den Betrieb des Steuerteils (der Verarbeitung) und des Leistungsteils (der Ausgabe) Energie. Die beiden Teile werden üblicherweise mit pneumatischer, elektrischer oder hydraulischer Energie betrieben. Für die Unterrichtsreihe wird die pneumatische Versorgung gewählt.

3.2 Pneumatik

Antrieb und Steuerung erfolgt innerhalb dieses Teilbereichs der Steuerungstechnik mit Druckluft. Der Aufbau der pneumatischen Anlage kann in die drei Bereiche - Druckluftbereitstellung, Steuer- und Arbeitsteil - unterteilt werden³¹.

3.2.1 Bereitstellung der Druckluft

Die Druckluft wird, meist zentral, in der Druckerzeugungsanlage mit einem Verdichter erzeugt, der die Luft über einen Ansaugfilter zieht. Die sich dabei erwärmende Luft wird gekühlt und das entstehende Kondensat abgeschieden. Die Luft wird im Druckluftbehälter gespeichert, der einen gleichbleibenden Arbeitsdruck für die angeschlossenen Druckluftgeräte realisiert. Im Druckluftnetz sind Aufbereitungseinheiten vor den Geräten und Maschinen eingebaut. Sie bestehen aus Druckluftfilter, -regelventil und, je nach Anwendung, einem -öler (zur Verringerung von Abrieb und Korrosion).

3.2.2 Steuerung der Druckluft

Die Eingabesignale werden vom Steuerteil aufgenommen, verarbeitet und als Steuersignale an den Arbeits- / Antriebsteil weitergegeben. Zur Steuerung werden meist Ventile verwendet. Sie sind nach ihrer Funktion in Wege-, Sperr-, Strom- und Druckventile gegliedert.

Die Wegeventile bestimmen die Öffnung, Sperrung und Durchflussrichtung der Druckluft. Je nach Anwendungsfall gibt es Ausführungen mit verschiedenen Betätigungsarten³². Als zwei Vertreter seien an dieser Stelle das 3/2- und das 5/2-Wegeventil genannt. In Schaltplänen werden die Ventile mit genormten³³ Symbolen dargestellt, aus welchen die Anzahl der Schaltstellungen, die Strömungswege, die Betätigungsart und die Anschlusskennzeichnung ersichtlich sind³⁴.

Die Durchflusssperrung der Druckluft in eine Richtung lässt sich durch den Einbau von Sperrventilen erreichen. Typische Vertreter hierfür sind das Rückschlagventil, das Wechselund das Zweidruckventil.

Soll die Größe des Druckluftstromes, der durch eine Leitung fließt, eingestellt werden, kommen Stromventile³⁵ zum Einsatz. Eine Möglichkeit ist hier der Einbau des Drosselventils oder des Drosselrückschlagventils (Drosselung nur in einer Richtung).

Mit Druckventilen wird die Steuerung des Druckes vorgenommen. Beispielsweise können Druckbehälter mit Druckbegrenzungsventilen gegen unzulässig hohe Drücke gesichert werden.

3.2.3 Arbeitsteil

Als pneumatische Arbeitselemente werden überwiegend Druckluftzylinder eingesetzt³⁶. Soll der Kolben nur in einer Richtung arbeiten, wird der einfachwirkende Zylinder verwendet, die Rückstellung erfolgt über eine Feder. Der doppeltwirkende Zylinder kann durch Druckluft nach beiden Richtungen arbeiten und über eine Endlagendämpfung verfügen.

3.2.4 Rechnerische Grundlagen

Für die Auslegung und das Verständnis von pneumatischen Anlagen sind die folgenden Grundlagen hilfreich:

- Der absolute Druck ist gleich der Summe aus dem atmosphärischen Luftdruck und dem Überdruck . Manometer in pneumatische Anlagen zeigen meist den Überdruck an.
- Die Kolbenkraft kann über berechnet werden, wobei die Kolbenfläche ist³⁷.
- Die Reibungskräfte des Zylinders werden über den Wirkungsgrad berücksichtigt:
- Für die Betrachtung des Verdichtungsprozesses kann das Gesetz von Boyle-Mariotte³⁸ angewendet werden: . Index 1, bzw. 2, kennzeichnet den Zustand, steht für das Volumen und für den absoluten Druck.

3.3 Simulationssoftware FluidSIM

Die Simulationssoftware FluidSIM³⁹ bietet die Möglichkeit das Themengebiet der Pneumatik vielfältiger zu erfahren. Die Schüler können aktiv werden, eigene Lösungsansätze ausprobieren und eventuelle Fehler aufdecken⁴⁰. Durch die Visualisierung der Druckluftwege kann die pneumatische Steuerung schrittweise analysiert und besser verstanden werden. Die Schüler können die Richtigkeit ihrer Lösung selbst kontrollieren. Durch die vorgefertigten Komponenten in der Bibliothek, bzw. den konfigurierbaren Bauteilen kann mit den Schülern auf jeweils angemessenen Anforderungsniveaus gearbeitet werden. Dieses Medium bietet eine gute Abwechslung für den Unterrichtsalltag und wirkt erfahrungsgemäß motivierend auf die Schüler.

3.4 Pneumatik-Labor

Eine weitere Intensivierung lässt sich mit der Arbeit im Pneumatik-Labor erreichen. Hier sind an der BBS Speyer die wichtigsten pneumatischen Bauteile verfügbar. Sie können an den Arbeitstischen aufgebaut, verbunden und mit Druckluft betrieben werden. Weitere Sinne der Schüler können so angeregt und das nachhaltige Lernen gefördert werden. Die Schüler können die Bauteile hier direkt visuell, auditiv (sie hören die Druckluft und wie sich die Bauteile bewegen), taktil (die Verbindung von Sehen und Berührung wird geschaffen) und kinästhetisch (z. B. die Kraft und Bewegung des Kolbens) erfahren.

4 Vorüberlegungen zur Planung der Unterrichtsreihe

4.1 Lerngruppe

Die Schüler der Klasse sind Soldaten der Bundeswehr und werden im Rahmen ihres Dienstes zu Fluggerätmechanikern, Fachrichtung Instandhaltungstechnik, ausgebildet. Dafür werden sie für die Dauer ihrer Ausbildung am Bundeswehr-Standort xxx stationiert (sie stammen von verschiedenen Einheiten aus ganz Deutschland). Ihre Ausbildung ist, im Vergleich zur herkömmlichen Berufsausbildung, stark verkürzt⁴¹. Ihr Ausbildungsbetrieb ist xxx, x⁴² entworfen x⁴³. Die Schüler kommen einen Tag pro Woche an die BBS.

Die Klasse xxx befindet sich in ihrem letzten Ausbildungsdrittel, ihre Prüfung steht kurz bevor und die Schüler bereiten sich schon verstärkt darauf vor.

Die Klasse umfasst zehn Schüler (darunter x). Im Gesamteindruck weist die Gruppe ein deutlich überdurchschnittliches Niveau in allen Bereichen (Fach-, Methoden-, Sozial- und Personalkompetenz) auf⁴⁴. Teilweise ist dies sicher durch ihre Altersstruktur und ihre bisherige Schullaufbahn begründet. Die Schüler sind x bis x Jahre alt und können mindestens die mittlere Reife vorweisen⁴⁵. Innerhalb der Gruppe gibt es auf der fachlichen Ebene größere Unterschiede. Zwei Schüler sind etwas lernschwächer (im Vergleich zu dem hohen Niveau der Gruppe). xxx.

Im Rahmen ihrer Ausbildung ist die Gruppe fast immer zusammen (in der Kaserne, bei der xxx und in der Schule). Diese Gruppe profitiert von der Nähe, sie unterstützen sich in allen Bereichen und haben einen freundlichen, unkomplizierten und hilfsbereiten Umgang miteinander.

Die Schüler bringen von ihrer Ausbildung bei der xxx bereits einiges Wissen im Bereich der Pneumatik mit. Nach Schülerangaben sind diese Kenntnisse aber eher überblicksmäßig, nicht weiter in die Tiefe gehend.

4.2 Lehrplanbezug

Der Ausbildungsplan⁴² sieht für das Lerngebiet der Steuerungstechnik 35 Stunden vor:

a) Steuern und Regeln unterscheiden, sowie Signalflüsse und Energieträger vergleichen.
b) Aufbau und Funktion von Steuerungen erklären, sowie ausgewählte Aufgabenstellungen lösen.
c) Steuerungstechnische Schaltpläne erstellen und auswerten.
d) Baugruppen und -elemente einer Fluggeräthydraulik / Pneumatikanlage nennen und deren Aufbau und Funktion beschreiben.

Im Rahmen der Hausarbeit wird mit den Schülern in den Anforderungen b), c) und indirekt d) des Ausbildungsplanes gearbeitet.

4.3 Lernumgebung / Rahmenbedingungen

Ich unterrichte die Klasse seit Beginn des letzten Ausbildungsdrittels (Februar) mit einer Wochenstunde in Lerngebiet Steuerungstechnik. Für die beiden Doppelstunden der Hausarbeit habe ich vom Kollegen eine zusätzliche Stunde bekommen. Diese Doppelstunde habe ich aus organisatorischen Gründen auf die erste und zweite Unterrichtsstunde verlegt.

Wie in den Kapiteln 3.3 und 3.4 aufgeführt verfügt die Schule über ein Pneumatik-Labor und die Software FluidSIM. Für die Erhöhung der effektiven Lernzeit wird für die Dauer der Hausarbeit der normale Unterrichtsraum näher zum Labor gelegt. Für die Nutzung der Software werden die Arbeitsplätze mit Notebooks ausgestattet⁴⁶. Im Unterrichtsraum befindet sich momentan ein Whiteboard, dieses wird als Projektionsfläche genutzt werden. Leider ist die Aufhängung verbogen und das projizierte Bild dadurch (besonders an der unteren Kante) schief. Die Nutzung des Whiteboards hat den Vorteil, dass kein mobiler Beamer im Raum aufgestellt werden muss und somit die Sicht der Schüler nach vorn frei ist⁴⁷.

In der Klasse ist das Lehrbuch des Westermann-Verlags⁴⁸, sowie das Tabellenbuch vom Europa-Verlag⁴⁹ eingeführt.

4.4 Didaktische Abschnittsplanung

Das Lerngebiet der Steuerungstechnik wird im Ausbildungsbetrieb, sowie an der BBS im Rahmen meines Unterrichtes behandelt. Die Übersicht über meine didaktische Abschnittplanung findet sich im Anhang (9.1 Didaktische Abschnittsplanung, Seite[1]).

Der empfohlene Unterrichtsmitschrieb ist gegliedert nach den Teilbereichen pneumatischer Anlagen⁵⁰:

- Pneumatische Anlagen
- Druckluftbereitstellung
- Steuerteil
- Arbeitsteil
- Beispiele pneumatischer Steuerungen
- Rechnerische Grundlagen

Im Unterrichtsverlauf erfolgt keine chronologische Abhandlung der Themen. Je nach Problemstellung sind neue Bauteile notwendig, die erarbeitet und anschließend an der richtigen Stelle von den Schülern einsortiert werden sollen⁵¹. Zur Unterstützung werden den Schülern eine farbliche Gliederung der Überschriften sowie passende Registerkarten, angeboten.

Bei dieser starken Lerngruppe ist dieses Vorgehen auch recht problemlos umsetzbar. In leistungsschwächeren Klassen würde das „Hin- und Herspringen im Mitschrieb“ sicherlich zu starken Verwirrungen führen und könnte nicht in dem geplanten Ausmaß umgesetzt werden. Die Komplexität müsste deutlich reduziert werden und die gewünschte Systematisierung stark begleitet und unterstützt werden.

5 Erste Doppelstunde der Unterrichtsreihe

Das Kapitel 5 gliedert sich in drei Teile. Zuerst wird die Planung der Unterrichtseinheit dargestellt, gefolgt von dem tatsächlichen Verlauf und der Reflexion.

5.1 Konzeption

5.1.1 Didaktische Analyse

In der Doppelstunde sollen als neue pneumatische Bauteile das Zweidruck- und das Drosselrückschlagventil tiefergehend betrachtet werden.

- Zweidruckventil: Dieses gehört zur Klasse der Sperrventile. Es verfügt über zwei Drucklufteingänge, nur wenn an beiden Druckluft ansteht, wird sie auch zum Ausgang weitergeleitet. Mit ihm wird die logische UND-Verknüpfung dargestellt. Die vertiefte Betrachtung von Spezialfällen soll von den Schülern untersucht werden (siehe dazu im Anhang Abbildung 21, S.[15]).
- Drosselrückschlagventil: Dieses gehört zur Klasse der Stromventile. Es kann in einer Richtung frei (ungedrosselt) durchströmt werden, in der anderen Durchströmungsrichtung sperrt eine Kugel den freien Durchfluss und die Luft wird durch einen verengten Spalt gedrosselt. Der Einbau des Ventils muss „richtig“ herum gedreht erfolgen (Beachtung der Drosselrichtung). Es sollte stets die Abluft, statt der Zuluft, gedrosselt werden, um Stick-Slip-Effekte bei der Bewegung des Zylinders zu vermeiden.⁵²

Als Lernaufgabe wird das Beispiel der Biegepresse⁵³ gewählt, es erscheint als eine gute Problemstellung, welche auch einen roten Faden für den Unterricht mitbringt⁵⁴.

Für die Lösung der Lernaufgabe „Steuerung der Biegepresse“⁵⁵ sind die in den Vorstunden erarbeiteten Bestandteile Druckluftversorgung (mit Wartungseinheit), 3/2-Wegeventil (in der Konfiguration: mit Taster, federrückgestellt, in Ruhestellung gesperrt), das 5/2- Wegeimpulsventil und der doppeltwirkende Zylinder notwendig. Weitere Voraussetzungen sind die Erstellung von Schaltplänen, per Hand und in FluidSIM, sowie die Arbeit mit den realen Bauteilen im Labor⁵⁶.

Der erste Teil der Lernaufgabe (ohne Ausfuhrdrosselung des Zylinders) kann auch nur mit bekannten Bauteilen gelöst werden (durch die Reihenschaltung der beiden 3/2-Wegeventile). Erkennen die Schüler diesen Lösungsweg, erzeugt die Lernaufgabe bei ihnen keinen kognitiven Konflikt. Bei einfach gestalteten Schaltungen kann das Zweidruckventil praktisch immer umgangen werden. Um das Zweidruckventil zwingend notwendig zu machen, müsste die Schaltung deutlich komplexer aufgebaut sein. Um den Schwerpunkt der Stunde nicht zu weit vom Zweidruckventil weg zu verlagern, sondern hin zu dem Verständnis und Aufbau von geschachtelten Schaltungen, wird die Lernaufgabe dennoch beibehalten.

Wahrscheinlich werden die Schüler bereits Vorwissen aus ihrem Ausbildungsbetrieb mitbringen. Ich erwarte, dass sie die UND-Verknüpfung kennen, sowie die Möglichkeit der Reihenschaltung der Taster. Ich glaube aber, dass sie nur eine „Kenntnis“ der Bauteile haben und noch kein umfassendes Verständnis entwickelt ist.

Im Pneumatik-Labor sind pro Tisch zwei 3/2-Wegeventile (mit Taster und in Ruhestellung gesperrt) vorhanden, die Schüler können als dritten Taster z. B. das 3/2-Wegeventil mit Rollenhebel (anstelle des Tasters) oder ein Ventil mit Schalter verwenden. Die Schüler sollen diese Überlegung und Entscheidung selbst treffen (es wird ihnen nicht von vornherein gesagt, dass sie etwas anderes nehmen müssen, weil nur zwei „korrekte“ Ventile vorhanden sind).

5.1.2 Kompetenzen

Der konzeptionelle Schwerpunkt wird in den handlungsorientierten, selbstorganisierten Aufbau von fachlicher Kompetenz gelegt.

Den Schülern soll in der Unterrichtseinheit die Möglichkeit geboten werden, ihre folgenden Kompetenzen zu stärken:

- Fachkompetenz (im Bereich der technischen Kompetenzen 2 „Technische Systeme planen“ und 3 „Technische Darstellungen erstellen und interpretieren“): In dem die Schüler die Lernaufgabe (die pneumatische Steuerung der Biegepresse) auf zwei verschiedenen Wegen lösen (unter Verwendung des Zweidruckventils, sowie ohne dieses, mit der Reihenschaltung) und die Varianten vergleichen und bewerten, werden sie fähig den Aufbau weiterer Schaltungen (die eine UND-

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¹ Für die einfachere Lesbarkeit wird nur die männliche Bezeichnung verwendet.

² Das Pneumatik-Labor ist ausgerüstet mit Bauteilen der Festo Didactic GmbH & Co. KG. Siehe auch www.festo-didactic.com/de-de/lernsysteme/pneumatik.

³ Mit FluidSIM können u. a. pneumatische Schaltungen mit Hilfe einer grafischen Oberfläche und einer umfangreichen Komponentenbibliothek leicht aufgebaut und getestet werden. Es ist eine kostenlose Demoversion verfügbar.

⁴ In der Industrie wird das Vorgehen üblicherweise mit „Virtual Prototyping“ bezeichnet. Für kürzere Entwicklungszeiten und -kosten wird das Produkt hauptsächlich virtuell am Computer entwickelt und optimiert.

⁵ Orientierungsrahmen Schulqualität (2010), S. 5

⁶ Siehe Orientierungsrahmen Schulqualität (2010), S. 25-30. Verwendet wird im ORS die Formulierung der Merkmale guten Unterrichts von Andreas Helmke. Hilbert Meyer (2004) formuliert diese ähnlich. Eine weitere gute und übersichtliche Zusammenstellung ist im Friedrich Jahresheft (2007), S. 64, zu finden. Hier werden die Merkmale nach Meyer, Helmke und Haenisch dargestellt.

⁷ Siehe auch Bovet; Huwendiek (2008), S. 51, mit weiterführenden Literaturangaben.

⁸ Bovet; Huwendiek (2008), S. 51 verweist bei dieser Formulierung weiter auf Jank und Meyer.

⁹ Gujons (2008), S. 247

¹⁰ Landwehr (2008), S. 16-19

¹¹ Teilweise wird der Begriff der Wissensvermittlung negativ (im Sinne des lehrerzentrierten, nicht- schülerbestimmten Unterrichts) verstanden. So auch in Gudjons (2008), S. 247: „Lehrende sind weniger Vermittler oder Präsentatoren von Wissen, sondern mehr Mitgestalter von…“. Obwohl auch in anderen Bereich der Begriff der Vermittlung im Sinne von Landwehr verstanden wird. So z. B. bei der Mediation („Vermittlung“) zwischen zwei Konfliktparteien, bei der durch Unterstützung eines Mediators eine für beide Seiten akzeptable Lösung erarbeitet werden soll. Oder beim Vermittlungsausschuss des Bundestages, auch hier soll ein Konsens gefunden werden, es geht nicht um die einseitige Vorgabe.

¹² Landwehr (2008), S. 31-36

¹³ Landwehr (2008), S, 47-70

¹⁴ Friedrich Jahresheft (2004), S. 12

¹⁵ Friedrich Jahresheft (2010), S. 23. „Jeder Schüler setzt ihn [den Lehrer] in den Fokus seiner Beziehungserwartungen und -abwehr, erlebt ihn nach seinen erworbenen Mustern, überträgt auf ihn Angst, Liebe, Aggression, wie es seiner individuellen Beziehungserfahrung entspricht.“

¹⁶ So können aber wiederrum Spannungen zwischen den Schülern verstärkt werden, Team- und z. B. die Diskussionsfähigkeit müssen vorhanden sein.

¹⁷ Siehe auch Gudjons (2008), S. 218-226: Kognitives Lernen, sowie Bovet; Huwendiek (2008), S. 232-237: Die Entwicklung kognitiver Strukturen nach Piaget

¹⁸ Durch den angestrebten, erzeugten kognitiven Konflikt (Informationen passen nicht in vorhandene Schemen), müssen die kognitiven Schemen an die neue Wahrnehmung angepasst werden (Landwehr).

¹⁹ Erlebte Schwierigkeiten oder Fehler machen den Lernenden bewusst, welche Informationen besonders relevant sind (Landwehr).

²⁰ Unter Einhaltung dieser Schritte lässt sich leicht der methodische Schwerpunkt dieser Arbeit - handlungsorientierte Lernarrangements zur Förderung selbstorganisierten Lernens - umsetzen.

²¹ Landwehr (2008), S. 71-108

²² Landwehr (2008), S. 85-93, gibt hier zahlreiche Anregungen

²³ Landwehr (2008), S. 118-165 stellt hier ausführlich geeignete Methoden für die Unterrichtsgestaltung vor. Weiterhin lassen sich viele Ideen, insbesondere auch für die Selbstorganisation und Selbstreflektion der Schüler, in Barzel; Büchter; Leuders (2011) finden. Zwar verweist der Titel auf die Mathematik, die Methoden sind aber praktisch ausnahmslos auch im Metalltechnikunterricht einsetzbar.

²⁴ Als Beispiel sei hier der Fluggerätmechaniker genannt, der morgens die Parkplatzschranke mit Hilfe seines Firmenausweises öffnet; durch die Tür läuft, die über einen Bewegungssensor öffnet; an seinem Arbeitsplatz die Dauerlauf-Prüfstände (pneumatisch betrieben), aufbaut und auswertet; sich seinen Kaffee am Automat zusammenstellt; der abends seine Rollläden elektrisch schließen lässt; …

²⁵ Eine umfangreiche Behandlung der Automatisierungstechnik (Steuerungs- und ansatzweise Regelungstechnik) findet sich im „Fachkunde Metall“-Buch (Dillinger, 2010). In Koch; Pyzalla; Lehberger (2012) wird ebenfalls, neben der Steuerungstechnik, auf die Regelungstechnik eingegangen. Der Themenkreis der Steuerungs- und Regelungstechnik in der Auflage dieses Buch muss allerdings mit Vorsicht gelesen werden, da besonders einige Übersichten fehlerhaft dargestellt sind.

²⁶ Abgekürzt mit EVA. Z. B. Es werden zwei Taster betätigt (Eingabe), nur wenn beide gleichzeitig (Verarbeitung) gedrückt werden, soll ein Antriebsmotor anlaufen und eine Bewegung (z. B. eines Bohrers) ausführen (Ausgabe).

²⁷ Vergleich hierzu Dillinger (2010), S. 460, sowie Koch; Pyzalla; Lehberger (2012), 466-467.

²⁸ Gebräuchlich ist hier die Verwendung der Abkürzungen VPS (verbindungsprogrammierte Steuerung) und SPS (speicherprogrammierte Steuerung).

²⁹ Wie beispielsweise die UND-, ODER-, NICHT-Verknüpfung, sowie die zugehörigen Funktionstabellen.

³⁰ Mit dem GRAFCET-Plan (Graphe Fonctionnel de Commande Etape Transition) lässt sich die Steuerungsfunktion mit Schritten und Weiterschaltbedingungen darstellen, siehe dazu Dillinger (2010), S. 471-474, sowie Koch; Pyzalla; Lehberger (2012). S. 471-474.

³¹ Umfangreiche Informationen zur pneumatischen Steuerungstechnik finden sich in Dillinger (2010) und Koch; Pyzalla; Lehberger (2012). Sowie in, mehr als Schülerbuch gestaltet, Falk; Kaese; Rund; Tiedt (2008), Biehl; u. a. (2009) und in den für Schüler optisch sehr ansprechenden aufgearbeiteten Büchern des Verlags Handwerk und Technik Haffer; u. a. (2010 und 2011).

³² Beispielsweise die Betätigung mit dem Fuß / von Hand, mechanisch, durch Druckluft, …

³³ DIN ISO 1219-1: Schaltzeichen für die pneumatischen Bauelemente

³⁴ Zusammenstellung der Bildsymbole finden sich in Tabellenbüchern, beispielsweise in Fischer (2008).

³⁵ Mit „Strom“ ist hier der Druckluftstrom gemeint und nicht der Einsatz von elektrischem Strom.

³⁶ Ein weiteres Antriebselement sind Druckluftmotoren.

³⁷ Hier muss (abhängig von der Bauart), nach Ein- und Ausfahren des Zylinders unterschieden werden (Kolbenfläche berechnet sich als Kreisfläche oder als Kreisringfläche).

³⁸ Das Gesetz von Boyle-Mariotte gilt für Verdichtungsvorgänge idealer Gase, bei gleichbleibender Stoffmenge und konstanter Temperatur.

³⁹ Eine umfangreiche Einführung und Dokumentation der verfügbaren Komponenten bietet Festo Didactic (2007).

⁴⁰ Die Vorteile der Nutzung von Simulationssoftware möchte ich den Schülern, auch aufgrund meiner bisherigen positiven Berufserfahrung / dem langjährigen Einsatz verschiedener Software in Entwicklungsprozessen, näher bringen.

⁴¹ Die Ausbildungsdauer beträgt 18 Monate, statt der üblichen 3 ½ Jahre. ⁴² x

⁴³ Dieser Ausbildungsplan orientiert an der Verordnung über die Berufsausbildung: Fluggerätmechaniker / Fluggerätmechanikerin (2004).

⁴⁴ Verglichen mit anderen Ausbildungsgängen der Bundeswehr, sowie den „normalen“ Fluggerätmechanikern.

⁴⁵ Genau aufgeführt: 3x qualifizierter Sekundarabschluss I, 3x Fachhochschulreife, 3x Abitur, 1x Fachhochschulreife und ein sechsjähriges, abgebrochenes Studium. Die Lerngruppe ist nach bisherigen Erfahrungen somit nicht „repräsentativ“ für diesen Ausbildungsgang, in dem sonst auch verstärkt Schüler mit Sekundarabschluss 1 (entsprechend leistungsschwächer) vertreten sind.

⁴⁶ Der mobile Rechnereinheit der BBS Speyer ermöglicht die Ausstattung des Unterrichtsraumes mit Notebooks (WLAN-Zugriff, Beamer, Drucker).

⁴⁷ Der Beamer in der mobilen Rechnereinheit ist fest installiert und der gesamte große Kasten stört sehr die Sicht.

⁴⁸ Falk; Kaese; Rund; Tiedt (2008)

⁴⁹ Fischer (2008)

⁵⁰ Vergleich hierzu. Kapitel „3.2 Pneumatik“.

⁵¹ Vergleich S. 7: „Erst die Vielfalt, dann die (ordnende) Systematik“ - Das Wissensgebiet wird nicht „systematisch“ aufgearbeitet.

⁵² Leider ist im Pneumatik-Labor der BBS Speyer der Effekt des stotternden Ausfahrens bei der Zuluftdrosselung nicht objektiv sichtbar / fühlbar.

⁵³ Angelehnt an das Beispiel aus dem Buch: von der Heide; Hölken (2010), S. 48.

⁵⁴ Vergleich S. 6: „Die leitende Problemstellung bestimmen“.

⁵⁵ Siehe im Anhang die Beamer-Folien Abbildung 3 (S. [3]) bis Abbildung 5 (S.[4]), bzw. die Schülerarbeitsblätter Abbildung 17 (S. [11]) und Abbildung 19 (S. [13]).

⁵⁶ Die Schüler sind bereits in das Arbeiten mit FluidSIM und dem Pneumatik-Labor eingeführt.

• College: Studienseminar Speyer
• Grade: 13
• Author: Nora Dewitz (Author)
• Publication Year: 2012
• Pages: 79
• Catalog Number: V202898
• ISBN (eBook): 9783656293644
• ISBN (Book): 9783656294153
• Language: German
• Tags: Metalltechnik, Pneumatik, BBS