Handlungsorientierte Entwicklung von Prototypen für die numerisch gesteuerte Fertigung in einer Industriemechanikerklasse Fachstufe II

Einleitung

Diese Hausarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von sogenannten Brake-Boostern, die als Verstärkungselemente an Fahrradbremsen dienen. Die Idee hierzu entstand im Rahmen der vorhergehenden Unterrichtseinheit im Fach Technische Mathematik zum Thema Getriebe. In dieser Unterrichtseinheit beschäftigten sich die Schülerinnen und Schüler der Klasse IM 98a mit Übersetzungsverhältnissen von Kettenschaltgetrieben am Beispiel Fahrradschaltungen, wozu Fahrräder als Realgegenstände im Unterricht verwendet worden waren. Im Rahmen der Reflexion sprachen wir über die verschiedenen Varianten der Bremsen an Fahrrädern, auch der Sinn und Zweck eines Brake-Boosters wurde diskutiert. Als ich zur Vorbereitung der Unterrichtsreihe zur CNC-Technik die Schüler aufforderte, nach möglichen Werkstücken zu suchen, die wir entwickeln könnten, wurde auch der Brake- Booster vorgeschlagen und in der sich anschließenden Diskussion und Abstimmung ausgewählt.

Um eine Unterrichtsreihe in der CNC-Technik handlungsorientiert umsetzen zu können, war es nach meiner Einschätzung erforderlich, den Schülern die Möglichkeit zu geben, ihr eigenes Handlungsprodukt zu entwickeln. Dabei beschreibt der Begriff „entwickeln“ die Handlungen: Planen, konzipieren, entwerfen, ausarbeiten und vorbereiten für eine Serienfertigung.

Da ein solches Vorhaben, das sich an den Realbedingungen der betrieblichen Wirklichkeit orientiert, davon lebt, über den Schritt der reinen Simulation hinaus zu kommen, bat ich mehrere Ausbildungsbetriebe der Schüler sich an der Herstellung und Prüfung der Prototypen zu beteiligen.

Dies erschien mir besonders sinnvoll, da sich die Möglichkeiten von Betrieben und Schule im Rahmen dieser Unterrichtsreihe zur CNC-Technik ideal ergänzen. So konnte im Rahmen des Unterrichts an der Schule die Entwicklung der Prototypen bis zur Simulation der NC-Sätze erfolgen, um

diese dann in den Ausbildungsbetrieben anfertigen und prüfen zu lassen. Dabei hatten die Schüler die Möglichkeit an CNC-Fräsen, wie sie auch in der Produktion eingesetzt werden, die Prototypen selbst zu fertigen.

Die Ergebnisse dieser Arbeiten wurden dann in den Betrieben selbst präsentiert. Hier gilt mein besonderer Dank an die Firma CORUS in Koblenz, insbesondere Herrn Escher und Herrn Furch, der Firma TRW in Koblenz, besonders Frau Haupt und Herrn Knauer und der Firma STABILUS, speziell Herrn Kaballo, die durch ihr besonderes Engagement und ihre große Kooperationsbereitschaft den Erfolg dieser Lernortkooperation ermöglicht haben.

Aus der Zusammenarbeit entstand im Verlauf dieser Hausarbeit ein Gesprächskreis mit allen an der Ausbildung beteiligten Institutionen (Ausbildungsbetriebe, Industrielehrwerkstatt und Schule), der sich damit beschäftigt, die Arbeitspläne der Ausbildungspartner gegenseitig transparenter zu machen und besser aufeinander abzustimmen.

Die sich anschließende technische Bewertung der Prototypen und die fachliche und methodische Reflexion der Unterrichtsreihe konnten dann im Rahmen des folgenden Unterrichts in der Schule durchgeführt werden.

In dieser Hausarbeit betrachte ich im Besonderen die zielgerichtete Projektplanung an der Schule, sowie die Erarbeitung und Präsentation der Ergebnissen in den Betrieben CORUS und TRW.

Der fachtheoretische Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den verschiedenen Aspekten der Handlungsorientierung und den Konsequenzen, die sich hieraus für die Planung und Durchführung dieser Unterrichtsreihe ergeben haben. Da die Veröffentlichungen zur Thematik Handlungsorientierung ein breites Spektrum für die verschiedenen Bereiche der schulischen Praxis behandeln, möchte ich im fachtheoretischen Teil dieser Hausarbeit meine spezifische Sichtweise von Handlungsorientierung herleiten und wissenschaftlich begründen.

In dem sich anschließenden praktischen Teil der Hausarbeit möchte ich die Unterrichtsplanung und ihre Durchführung darstellen. Hier soll auch der gesamte Verlauf der Unterrichtsreihe kurz dargestellt und die Auswahl der Bestandteile der Hausarbeit erörtert werden.

Abschließend soll die Unterrichtsreihe ausgewertet und reflektiert werden, dabei möchte ich mich mit den Reflexionsschwerpunkten Praxisrelevanz, Teilnehmerzufriedenheit, ermöglichte Kompetenzentwicklung, Unterrichtsverlauf und Möglichkeiten der Lernortkooperation beschäftigen, um dann meine Schlussfolgerungen aus den Reflexionen zu erläutern.

I Fachtheoretischer Teil

I.1 Aspekte der Handlungsorientierung

I.1.1 Annäherung und Definition

Das didaktische Konzept der Handlungsorientierung lässt sich unter den neueren Berufsbildungstheorien der evolutionären Theorie beruflicher Bildung nach R. Arnold, W. Dürr, B. Ott u.a. zuordnen. „Für die neueren evolutionären Theorien beruflicher Bildung ist die Orientierung an den Konzepten von Ganzheitlichkeit und Selbstorganisation charakteristisch. Berufliche Bildung soll die Selbstorganisationspotenziale von Individuen und Betrieben fördern und umfassende Handlungskompetenzen zur Mitgestaltung der betrieblichen und gesellschaftlichen Evolution anbahnen. Dabei kommt dem didaktischen Konzept der Handlungsorientierung eine grundlegende Bedeutung zu.“¹

Dieses didaktische Konzept bietet sich nach meiner Ansicht gerade in der beruflichen Ausbildung im Bereich der Fachstufen an, um hier die möglichst eigenständige Entwicklung von Fach-, Sozial- und Methodenkompetenzen zu ermöglichen.

Der zugrunde liegende Lehrplan für den Ausbildungsberuf des Industriemechanikers sagt dazu: „Insbesondere in den Fachstufen soll der Schüler im fachtheoretischen Unterricht Denken in Zusammenhängen durch Verknüpfung der technologischen Inhalte mit mathematischen und zeichnerischen Problemstellungen im projektorientierten Unterricht erfahren.“²

Diese Forderungen basieren nach meiner Ansicht auf den Konsequenzen aus dem Wandel der Arbeitsorganisationskonzepte und der Entstehung neuer Anforderungsprofile, die sich als logische Konsequenz aus dem Wandel von

der traditionellen zur neuen Industrietechnik entwickelt haben. Gerade die hier behandelte CNC-Technik fordert ein Team von Facharbeitern, Technikern und Ingenieuren, die gleichzeitig zuständig und verantwortlich für Entwicklung, Produktion, Instandsetzung und Qualitätssicherung der Produkte sind, damit diese in flexibler Fertigung effektiv produziert werden können.³

Diese Einschätzung bildet die Grundlage für die Auswahl und die methodische Vorgehensweise im Rahmen der beschriebenen Unterrichtseinheit. Auf die Konsequenzen und Folgen, die sich im Verlaufe des Unterrichtsgeschehens ergeben haben, möchte ich im praktischen Teil dieser Arbeit eingehen.

I.1.2 Der Handlungsbegriff

Da solch eine Sicht von Unterricht spezielle Anforderungen an die Handlungen von Lernern und Lehrern stellt, will ich nun den für mich grundlegenden Handlungsbegriff definieren.

Neuere Handlungstheorien beinhalten häufig drei grundlegende Aspekte einer Handlung: „Menschliches Tun im Sinne einer Handlung wird durch die Trias Planen, Durchführen und Kontrollieren reguliert. Diese drei Begriffe werden auch als Antizipationskomponente, Realisationskomponente und Kontroll-, Reflexions- oder Bewertungskomponente bezeichnet.“⁴

Wobei die Handlungskontrolle nicht am Ende einer jeden Handlung steht, sie ist vielmehr ständiger Bestandteil und ist bereits in den Phasen des Planens und Ausführens immanenter Bestandteil einer jeden Handlung. Dieses Verständnis des Begriffes der Handlung führt schließlich zu einer Definition der vollständigen Handlung:

Handlungsziel: Klärung, Begründung und Aushandlung mit dem Ziel einer gemeinsamen Identifikation

Handlungsplan: Beurteilung der Ausgangslage, Bestimmung der einzelnen Lösungsschritte, Festlegung einer Reihenfolge

Handlungsdurchführung: konkrete Umsetzung in einer hierarchisch- zyklischen Struktur

Handlungsbewertung: Ergebnisprüfung, Konsequenzen

Verinnerlichung: Integration und Stabilisierung im Handlungsrepertoire⁵

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Diese Sichtweisen eines handlungsorientierten Unterrichts bildeten die Grundlagen für die Planung und die Umsetzung dieser Unterrichtsreihe. Diese Sichtweise harmoniert mit der Arbeitsweise in der beruflichen Praxis der Schüler. Dies zeigt der Vergleich mit den Vorgehensweisen zur Entwicklung von neuen Produkten in der Metalltechnik. (Abb. Seite 7)

Parallelen stellen sich nach meiner Ansicht besonders im Ablauf einer vollständigen Handlung und des Entwickelns neuer Produkte dar. Beides sind offene nicht determinierte Prozesse, die der Evolution von Neuem dienen. Dabei geht es im metalltechnischen Sinne um die Produktentwicklung und im didaktischen Sinne um die Kompetenzentwicklung im Rahmen eines handlungsorientierten Unterrichts. Beide Bereiche zeichnen sich dadurch aus, dass in jeder Phase Kontroll-, Reflexions- oder Bewertungskomponenten stattfinden. Dies drückt sich im Vorgehensplan zur Schaffung neuer Produkte dadurch aus, dass die Handlungsphasen Planen, Konzipieren, Entwerfen und Ausarbeiten jeweils mit einem Entscheidungsprozess verknüpft sind.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Vorgehensplan zur Schaffung neuer Produkte⁶

Parallelen zeigen sich hier auch, wenn man die technische Bewertung und den kontinuierlichen Verbesserungsprozess aus der beruflichen Welt der Schüler und die fachliche und methodische Reflexion als wichtigen

Bestandteil eines handlungsorientierten Unterricht, miteinander vergleicht. Beide verfolgen das Ziel, Elemente zu analysieren, um sie zu optimieren.

Im Sinne der Pädagogik bedeutet dies, den Lernenden die Möglichkeit zu geben, den Lernprozess mit zu gestalten. Regelmäßige Reflexionssequenzen im Unterricht erlauben es, den Verlauf des Unterrichts zu verändern, um den aktuellen Bedürfnissen der Lernenden gerecht zu werden. Diese Art von Unterricht verlangt von allen Beteiligten eine prozessorientierte Sichtweise, die sich weniger mit Problembeschreibungen und Schuldfragen auseinandersetzt, sondern vielmehr eine kontinuierliche Verbesserung des Lernprozesses anstrebt.

I.1.3 Beweggründe für einen handlungsorientierten Unterricht

Handlungsorientierung bedeutet einen Wandel der Lernkultur, in dem nicht nur das explizite Lernen (Was wird gelernt?), sondern auch das implizite Lernen (Wie wird gelernt?) betrachtet wird. Dies führt zu einem systemischen Bild vom Lernen, in dem Lernen als selbstreferentieller Aneignungsprozess individueller und sozialer Systeme gesehen wird. Die Legitimation bezieht das handlungsorientierte Unterrichtskonzept aus der gesellschaftlichen und beruflichen Entwicklung und den daraus resultierenden unübersehbaren Qualifikationsentwicklungen, die sich auf den Arbeitsmärkten unserer Gesellschaft vollziehen.⁷

Gerade die neue Industrietechnik, mit der sich diese Arbeit beschäftigt, führt zu einer Arbeitsorganisation, in der Facharbeiter, Techniker und Ingenieure gleichzeitig zuständig sind für Produktion, Instandhaltung und Qualitätssicherung. Die computergestützten Fertigungsverfahren entwickelten sich aus den Anforderungen der „schlanken“ und flexiblen Fertigung heraus und führten dazu, dass der Anteil an manueller Werkstoffbearbeitung immer weiter schwindet und somit die Polarisierung der Qualifikationsstruktur reduziert werden muss. „Gearbeitet wird verstärkt

in Teamstrukturen, waren früher die Funktionen Produktion, Instandhaltung und Qualitätssicherung hierarchisch getrennt, so ist in der Gruppenarbeit häufig ein Team gleichzeitig für diese Funktionen zuständig.“⁸

Diese Veränderung in der Arbeitswelt der Schüler/innen fordert eine stärkere Selbstorganisation der Beteiligten. Dem wird im Konzept der Handlungsorientierung Rechnung getragen, in dem nicht mehr das Abarbeiten von Lernzielen durch den Lehrer geplant wird, sondern die Kompetenzentwicklung der Lernenden ermöglicht wird. Aus diesem Grunde möchte ich im praktischen Teil die Entwicklung der Fach-, Sozial- und Methodenkompetenz betrachten.

Ein besonderes Ziel der beruflichen Bildung ist die Entwicklung einer beruflichen Kompetenz für alle Beteiligten. „Berufliche Kompetenz besitzt derjenige, der über die erforderlichen Kenntnisse, Fertigkeiten und Fähigkeiten eines Berufs verfügt, Arbeitsaufgaben selbstständig und flexibel lösen kann, sowie fähig und bereit ist, dispositiv in seinem Berufsumfeld und innerhalb der Arbeitsorganisation mitzuwirken.“⁹

Weitere Argumente für einen Wandel der Lernkulturen liefern die drei Tendenzen, die sich nach Arnold/Schüßler feststellen lassen: „Die Krise der Fachbildung, d.h. die Krise einer Bildungskonzeption, für die das ‚ WAS?’ von Bildung zentral ist und fast allein im Vordergrund der Überlegungen steht, die unbefriedigende, um nicht zu sagen skandalöse Nachhaltigkeit des vorwiegend frontalunterrichtlichen Lernens und die ungewollten qualifikatorischen Nebenwirkungen des toten Lernens.“¹⁰

Dabei darf nicht übersehen werden, dass ein ausgewogenes Verhältnis der Bereiche Fach-, Methoden- und Sozialkompetenz anzustreben ist. Auch hier erscheint mir die konstruktive Kritik aller am Prozess Beteiligten wichtig, um diese Ausgewogenheit zu garantieren.

I.1.4 Wandel der Lehrerrolle im handlungsorientierten Unterricht

Im handlungsorientierten Unterricht übernimmt der Lehrer die Rolle eines Lernberaters. Damit gibt er die Position des zentralen Wissensvermittlers im Unterricht auf. Lediglich die Leistungsbeurteilung und die Aufsicht werden aus seiner bisherigen Rolle übernommen.

Da sich der Einfluss während des Unterrichtsprozesses deutlich reduziert, muss die Planung von handlungsorientiertem Unterricht sehr sorgfältig betrieben werden. Die möglichen Verläufe des Lernprozess in den verschiedenen Gruppen müssen antizipiert und durch Alternativplanungen abgesichert werden. Zusätzlich ist eine gute Fachkenntnis des Lehrers wichtig, um auf die im Rahmen der Alternativplanung unvorsehbaren oder vorhergesehenen Probleme adäquat reagieren zu können.

Ein besonders wichtiger Punkt bei der Planung und Durchführung von handlungsorientiertem Unterricht im Bereich Metalltechnik ist die Einhaltung der Richtlinien für den Arbeitsschutz, so dass mögliche Gefahren, die von Maschinen und Werkzeugen ausgehen, beachtet werden, um eine Gefährdung für Mensch und Material zu vermeiden.

I.1.5 Die Projektmethode als didaktisches Konzept der Handlungsorientierung

Eine besondere methodische Großform im didaktischen Konzept der Handlungsorientierung ist das Projekt¹¹. Der projektorientierte Unterricht erweitert die Betrachtungsweisen von versuchsorientiertem und dem problemorientiertem Unterricht, da sich diese Unterrichtsverfahren bei der Auswahl der Gestaltungsaufgabe stark an der Realität, wie zum Beispiel hier der beruflichen Praxis der Schüler/innen, orientiert.

Die Kritik im Rahmen der Schlüsselqualifikations- und Handlungsfähigkeitsdiskussion besteht vor allem darin, dass die

Kompetenzen zu unspezifisch und allgemein entwickelt werden. Dies muss der Lehrer oder die Lehrerin bei Projekten im Rahmen der beruflichen Ausbildung beachten. Es müssen Themenbereiche bearbeitet werden, die sich dadurch auszeichnen, dass die Lernenden in den Bereichen Fach-, Methoden- und Sozialkompetenz vielfältig und im Hinblick auf ihre berufliche Praxis gefördert werden.

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, wählte ich in der hier beschriebenen Unterrichtsreihe mit den Schülern ein Vorhaben aus dem Bereich CNC- Technik aus. Daraus gestalteten wir eine Unterrichtsreihe, die sich nach der Projektmethodik als ein projektorientierter Unterricht bezeichnen lässt.

Da viele Komponenten der Projektmethode nach K. Frey im Rahmen dieser Unterrichtsreihe berücksichtigt wurden, erlaube ich mir im Weiteren auch die Bezeichnung Projekt zu benutzen. Ich bin mir jedoch bewusst, dass nicht alle Komponenten der Projektmethode in ausgeprägter Weise vorkommen, so dass ein Projektmethodiker nicht von einem Projekt als der Hochform des projektorientierten Unterricht sprechen würde. Die Bezeichnungsweise erscheint mir jedoch deshalb sinnvoll, da sowohl Schüler als auch die Kooperationspartner in den Ausbildungsbetrieben im Verlauf des Vorhabens von ‚unserem / dem Projekt’ sprachen.

I.1.6 Charakterisierung der Projektmethode

In der fachtheoretischen Analyse möchte ich nun auf die Charakterisierung der Projektmethode kommen.

Die für mich stärkste Motivation zur Durchführung verschiedener Projekt im Unterricht, gerade im Rahmen des Unterrichts in einer Berufsschulklasse, ordnet Frey wie folgt der Projektmethode als besonderes Ziel zu :

[...]

¹ Arnold R.: Berufspädagogik kompakt, Berlin 1998, S.13

² Lehrplanentwurf für die Fachstufe II an Berufsschulen des Landes Rheinland-Pfalz -Berufsfeld Metalltechnik, Ausbildungsberuf Industriemechaniker/in- des Kultusministeriums Rheinland-Pfalz vom Mai 1991

³ Vgl. Schmidt, H.: Zur Zukunft von Qualifikation und Bildung, in: Hesse, J. J. u.a. (Hrsg.): Zukunftswissen und Bildungsperspektiven. Baden-Baden 1998, S. 167-183

⁴ Gudjons, H.: Handlungsorientiert lehren und lernen: Schüleraktivierung – Selbsttätigkeit – Projektarbeit, Regensburg 2001, S.48

⁵ vgl. Gudjons, H.: Handlungsorientiert lehren und lernen: Schüleraktivierung – Selbsttätigkeit – Projektarbeit, Regensburg 2001, S. 51 und vgl. Pütz, C.:Entwicklungs- und kognitionspsychologische Voraussetzungen des didaktischen Konzeptes Handlungsorientierter Unterricht. In: Schaube, W. (Hrsg.): Handlungsorientierung für Praktiker. Darmstadt 1995, S. 20-22

⁶ Vorgehensplan zur Schaffung neuer Produkte nach VDI-Richtlinie 2222, Blatt 1

⁷ vgl. Arnold R./ Schüßler I.: Wandel der Lernkulturen, Darmstadt 1998, S. 68ff

⁸ Arnold R.: Berufspädagogik kompakt, Berlin 1998, S.12

⁹ Bunk G. P.: Kompetenzvermittlung in der beruflichen Aus- und Weiterbildung in Deutschland. In: Europäische Zeitschrift für Berufsbildung, 1/1994, S. 9ff

¹⁰ Arnold R./ Schüßler I.: Wandel der Lernkulturen, Darmstadt 1998, S. 70

¹¹ In den Bezeichnungen Projekt und projektorientierter Unterricht beziehe ich mich auf H. Gudjons und K.Frey.