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
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Hausarbeit ist die Gestaltung und Reflexion handlungsorientierter Lernarrangements im Fach Metalltechnik, um die selbstorganisierte Kompetenzentwicklung von Fluggerätmechanikern im Bereich einfacher pneumatischer Schaltungen zu fördern.
- Grundlagen der Steuerungstechnik und pneumatischer Anlagen
- Einsatz handlungsorientierter Didaktik (konstruktivistischer Ansatz)
- Verwendung von Simulationssoftware (FluidSIM) und Labor-Hardware
- Planung und Reflexion zweier Unterrichtsdoppelstunden
- Förderung der Fach-, Methoden-, Sozial- und Personalkompetenz
Auszug aus dem Buch
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).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Vorstellung der Relevanz der Steuerungstechnik für Fluggerätmechaniker und die Zielsetzung der Arbeit zur Förderung selbstorganisierten Lernens.
2 Methodischer Schwerpunkt: Handlungsorientiertes und selbstorganisiertes Lernen: Theoretische Herleitung der konstruktivistischen Didaktik und der Handlungsregeln für erkenntnisorientierte Unterrichtsgestaltung nach Landwehr.
3 Fachwissenschaftlicher Schwerpunkt: Einfache pneumatische Schaltungen in der Steuerungstechnik: Analyse der fachlichen Grundlagen der Pneumatik, der Steuerungsarten und der eingesetzten Vermittlungsmedien wie FluidSIM und Labor.
4 Vorüberlegungen zur Planung der Unterrichtsreihe: Beschreibung der Lerngruppe, der Rahmenbedingungen, des Lehrplanbezugs und der didaktischen Abschnittsplanung.
5 Erste Doppelstunde der Unterrichtsreihe: Konzeption, Planung, Durchführung und Reflexion der ersten Unterrichtseinheit zu Zweidruck- und Drosselrückschlagventilen.
6 Zweite Doppelstunde der Unterrichtsreihe: Konzeption, Durchführung und Reflexion der zweiten Unterrichtseinheit, die das Wechselventil und kraftberechnende Aspekte behandelt.
7 Schlussbetrachtung und Ausblick: Zusammenfassende Bewertung der Erfahrungen und methodischen Ansätze sowie Ausblick auf zukünftige Optimierungsmöglichkeiten der Unterrichtskonzeption.
Schlüsselwörter
Pneumatik, Steuerungstechnik, Handlungsorientiertes Lernen, Selbstorganisiertes Lernen, Fluggerätmechaniker, Didaktik, FluidSIM, Unterrichtsplanung, Fachkompetenz, Berufsschule, Zweidruckventil, Wechselventil, Drosselrückschlagventil, Berufsbildung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Es geht um die Gestaltung handlungsorientierter Lernarrangements im Fach Metalltechnik für angehende Fluggerätmechaniker, mit dem Ziel, die Fähigkeiten in der pneumatischen Steuerungstechnik selbstorganisiert zu erwerben.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Arbeit fokussiert sich auf pneumatische Schaltungen, die Anwendung von Steuerungs- und Regelungstechnik sowie moderne didaktische Methoden zur Aktivierung von Lernenden.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Erprobung und Reflexion einer Unterrichtsreihe, die Theorie und Praxis (Software-Simulation und Labor-Hardware) verbindet, um fachliche und überfachliche Kompetenzen zu stärken.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden konstruktivistische Didaktik-Ansätze, insbesondere nach Landwehr, angewandt, um handlungsorientierte Lernarrangements zu strukturieren und Unterrichtsergebnisse kritisch zu reflektieren.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen, Planungsüberlegungen sowie die konkrete Dokumentation und Reflexion von zwei Doppelstunden zu pneumatischen Bauteilen wie Zweidruck- und Wechselventilen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Pneumatik, Handlungsorientierung, Selbstorganisation, Steuerungstechnik und Berufspädagogik geprägt.
Warum wurde das Beispiel der Biegepresse als Lernaufgabe gewählt?
Die Biegepresse dient als praxisnahe Problemstellung, die einen "roten Faden" für den Unterricht bietet und die Schüler vor notwendige Entscheidungen bei der Wahl von Ventilen stellt.
Wie wurde die Rolle des Lehrers in den Unterrichtseinheiten definiert?
Der Lehrer agiert primär als Moderator und Unterstützer von Lernprozessen, um den Schülern Raum für eine eigenständige Lösungssuche zu lassen, statt Wissen lediglich zu dozieren.
Welche Rolle spielt die Software FluidSIM in der Ausbildung?
FluidSIM wird als ergänzendes Medium genutzt, um pneumatische Schaltungen virtuell zu entwerfen, zu testen und zu optimieren, bevor sie mit der Hardware im Pneumatik-Labor realisiert werden.
Welche Bedeutung kommt der Fehlerkultur im Unterricht zu?
Fehler werden in dieser Arbeit explizit als Lernchancen behandelt, bei denen die Schüler ihre Lösungsansätze evaluieren und durch den Vergleich mit Expertenlösungen ihr Verständnis vertiefen sollen.
- Quote paper
- Nora Dewitz (Author), 2012, Einfache pneumatische Schaltungen in der Steuerungstechnik , Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/202898
