Technik
Dieses Unterrichtsthema besteht aus fünf Unterrichtseinheiten zum Thema Fertigungsprozesse, die modular genutzt werden können. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Fertigungsverfahren sowie Werkstoffe kennen, erstellen Skizzen und beschäftigen sich mit unterschiedlichen Berufe.
1-3 Unterrichtsstunden
Sekundarstufe 1
Einzel/Gruppenarbeit
PC
Schülerinnen und Schüler erarbeiten im Unterrichtsgespräch, welche verschiedenen Fertigungsarten sie kennen und welche Alltagsgegenstände ihnen bekannt sind, die in der industriellen Produktion gefertigt werden. Sie lernen die Merkmale und ökonomischen Vorteile der industriellen Serienfertigung kennen.
Die Schülerinnen und Schüler
Schüler erarbeiten im Gespräch, welche Alltagsgegenstände sie kennen, die in der industriellen Produktion gefertigt werden. Sie lernen die Merkmale der industriellen Serienfertigung kennen.
Unterrichtseinheit 1: "Industrielle Fertigung"
Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Werkstoffe und deren Unterschiede kennen. Sie erfahren, wie Werkstoffe verarbeitet werden.
Unterrichtseinheit 2: "Werkstoffe"
Schülerinnen und Schüler lernen technische Zeichnungen kennen und erstellen selber Skizzen. Sie lernen, welche Arbeitsschritte zur Umsetzung von der Skizze zum Werkstück notwendig sind. Darüber hinaus lernen sie verschiedene Berufsbilder kennen, vergleichen diese und erörtern ihre persönliche Eignung zur Ausübung eines Berufes im produzierenden Gewerbe.
Unterrichtseinheit 3: "Technisches Zeichnen"
Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Fertigungsverfahren und deren technische, ökonomische und ökologische Unterschiede kennen.
Unterrichtseinheit 4: "Fertigungsverfahren"
Schülerinnen und Schüler lernen am Beispiel der Automobilproduktion die Berufe kennen, die an einem Produktionsprozess beteiligt sind. Sie erkennen die Vernetzung der Berufe untereinander und ordnen den Arbeitsschritten die beteiligten Berufe zu. Darüber hinaus wird die Bedeutung der kaufmännischen Berufe in der Metall- und Elektro-Industrie beleuchtet und der Begriff „Industrie 4.0“ bearbeitet.
Unterrichtseinheit 5: "Fertigungsprozesse"
Im Unterrichtsmodul "Energietechnik" erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in den Aufbau des deutschen Verbundnetzes und einen Ausblick auf die Zukunft des Stromverteilungsnetzes in Deutschland.
Zur Unterrichtseinheit
In der Unterrichtseinheit „Photovoltaik“ beschäftigen sich die SchülerInnen mit der Stromerzeugung in der Solarzelle. Sie erfahren mehr über die Halbleiterherstellung und die verschiedenen Bauformen von Solarzellen sowie deren Eigenschaften. Darüber hinaus sammeln sie sinnvolle, neue Anwendungen für Photovoltaik-Anlagen in ihrem Alltag.
Im Unterrichtsmodul "Verschlüsselung" lernen SchülerInnen der 8. und 9. Klasse Methoden zur Kodierung und Dekodierung von Informationen kennen. Sie erfahren mehr über den Caesar-Algorithmus, entwickeln eine eigene Verschlüsselungsmethode und recherchieren über die Vor- und Nachteile der PGP-Verschlüsselung.
Im Unterrichtsmodul Mobilfunknetze LTE/5G stehen die Eigenschaften des neuen Mobilfunknetzes 5G im Fokus. Die SchülerInnen lernen, was der neue Standard technisch alles möglich macht und inwiefern er sich von den Vorgängersystemen unterscheidet.
In diesem Unterrichtsmodul erhalten Schülerinnen und Schüler der 8. und 9. Klasse an weiterführenden Schulen ein Verständnis für die Verkehrsmittelnutzung in Deutschland, insbesondere von Elektrofahrzeugen. Sie beschäftigen sich mit der Reichweite von Elektrofahrzeugen, Ladezeit und Akkuleistung sowie Stadtplanung.
Die Unterrichtseinheit "Sicherheit am Arbeitsplatz" widmet sich der Vermeidung von Unfällen und Verletzungen, die im Arbeitsalltag auftreten können. Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit möglichen Vorsichtsmaßnahmen. Sie erfahren, welche Rechte und Pflichten für Arbeitgeber und -nehmer gelten und welche Berufsfelder an der Sicherheit am Arbeitsplatz beteiligt sind. In Gruppenarbeit diskutieren die Schülerinnen und Schüler die Verantwortlichkeit der Berufsgruppen. Abschließend folgen eine Plenumsdiskussion und die Auswahl geeigneter Sicherheitsmaßnahmen für zwei konkrete Arbeitsbereiche.
Im Unterrichtsmodul "Intelligente Gebäudetechnik" geht es um das Einsparen von Energie durch intelligente Gebäudetechnik. Die Schülerinnen und Schüler lernen sowohl die gesetzliche Energieeinsparverordnung als auch das Vergleichs- und Bilanzierungsinstrument "Energieausweis" kennen. Sie erfahren darüber hinaus mehr über wesentliche architektonische Konzepte, bautechnische Maßnahmen und typische Baustoffe mit ihren Merkmalen. Informationen zu Smart-Home-Technologien und der intelligenten Steuerung per App sowie deren Vor- und Nachteile runden die Thematik ab.
In diesem Unterrichtsmodul beschäftigen sich die SchülerInnen mit Problemstellungen aus der Automatisierung am Beispiel eines virtuellen Roboters, des „open Roberta“-Projektes. Sie erlernen dabei die Programmiersprache NEPO und verwenden virtuelle Messsensoren zur Regelung und Steuerung des Roboters.
Im Unterrichtsmodul Brennstoffzelle geht es um die Funktionsweise und die technische Umsetzung der Brennstoffzelle. Die SchülerInnen lernen die wesentlichen Anwendungen in Elektromobilität, Energiespeicherung und Haushaltsversorgung kennen.
In diesem Unterrichtsmodul befassen sich die SchülerInnen im Rahmen des Themas „Industrie 4.0“ mit smarten Maschinen und smarten Unternehmen. Sie lernen die Machine-to-Machine-Communication (M2M) und Cyber-Physical-Systems (CPS) als Basis für Industrie 4.0 kennen.
In diesem Unterrichtsmodul lernen SchülerInnen der 8. und 9. Klasse an weiterführenden Schulen ein elektrisches Gerät aus ihrem Alltag kennen: ein USB-Ladegerät. Sie erfahren mehr über Funktionsweise von USB-Ladegeräten und Design sowie die Nachhaltigkeit von USB-Ladegeräten.
Im Unterrichtsmodul "3-D-Druck/Additive Fertigungsverfahren" geht es um die Anwendungen von 3-D-Druckern in der Industrie und deren Funktionsweise. Schülerinnen und Schüler lernen die Einsatzmöglichkeiten, sowie die Vor- und Nachteile des 3-D-Drucks kennen.
Im Unterrichtsmodul „Künstliche Intelligenz“ geht es unter anderem um regelbasierte Programmierung, Algorithmen und Kommunikation sowie Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Die Schülerinnen und Schüler lernen in praktischen Übungen die Unterschiede zwischen menschlicher und künstlicher Intelligenz kennen.
Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich in diesem Unterrichtsmodul mit der Geschichte der vier industriellen Revolutionen und ihren Auswirkungen auf das Arbeitsleben der Menschen. Weitere Themen sind der Produktlebenszylus, die benötigten Berufsgruppen sowie die verschiedenen Kommunikationssysteme in der Industrie.
In der Unterrichtseinheit "Thermische Energie" lernen SchülerInnen, wie und warum sich Stoffe durch Einflüsse wie Temperatur und Druck verändern. Dabei setzen sie sich mit Aggregatzuständen, Wärmemittel, Verdampfung oder dem Energiesparen auseinander. Ein besonderer Fokus liegt in diesem Zusammenhang auf dem Prinzip der Brownschen Bewegung.
Im Unterrichtsmodul Zukünftige Mobilitätskonzepte geht es um das Fahren von morgen. Die Schülerinnen und Schüler lernen, wie sich Fahrassistenzsysteme weiterentwickeln und wie Fahrzeug-Kommunikation funktioniert.
In der Unterrichtseinheit Intelligent Car stehen Assistenzsysteme im Auto, Sensoren und Aktuatoren im Fokus. Darüber hinaus wird den SchülerInnen auch ein Basiswissen zu Steuerungs- und Regelungsalgorithmen vermittelt. Das Unterrichtsmodul besteht aus sechs Aufgaben sowie einem Unterrichtsablauf und einem Lehrerinformationsblatt.
In der Unterrichtseinheit Virtual Engineering stehen das Kennenlernen und die Auseinandersetzung mit den Technologien "Virtual Reality" und "Augmented Reality" im Vordergrund. Das Unterrichtsmodul besteht aus fünf Aufgaben sowie einem Unterrichtsablauf und einem Lehrerinformationsblatt.
In der Unterrichtseinheit Mobile Kommunikation stehen das Kennenlernen und die Auseinandersetzung mit EM-Wellen im Fokus. Darüber hinaus wird aber auch der Einfluss smarter Kommunikation auf unseren Alltag behandelt. Das Unterrichtsmodul besteht aus vier Aufgaben sowie einem Unterrichtsablauf und einem Lehrerinformationsblatt.
Die Unterrichtseinheit "Robotik in der Medizintechnik" widmet sich den Vor- und Nachteilen der fortschreitenden Digitalisierung in der Medizin. Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit den verschiedenen Roboter-Typen, die es in Diagnostik, OP sowie Therapie, Reha und Pflege gibt. Sie lernen drei OP-Anwendungen und deren Komponenten und Merkmale genau kennen und wagen eine Zukunftsprognose zur Entwicklung der technischen Roboter-Eigenschaften. Abschließend setzen sie sich mit ethischen Aspekten von Medizin-Robotern auseinander.
In der Unterrichtseinheit "Sicherheit im Internet" beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit sicherheitsrelevanten Themen rund um Persönlichkeits- und Urheberrecht, Datenschutz, Schadprogramme, Passwörter, Backups sowie Profile im Internet.