Konkretisierung von Inhalten und Zielen des Unterrichts

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1 Handlungsbereich 2: Themenfeld: Energie und Technik Herkömmliche und zukunftsorientierte Antriebssysteme 9 und 10 Zeitrichtwert: Die Schülerinnen und Schüler setzen sich am Beispiel von Kraftfahrzeugen mit verschiedenen Antriebssystemen auseinander und bewerten diese. Sie nutzen technische Zeichnungen als Mittel der technischen Kommunikation und realisieren die Lösungen unter Anwendung von Arbeitstechniken, Werkzeugen und Maschinen. (inhalts- und prozessbezogene Kompetenzen) Die Schülerinnen und Schüler... benennen und bewerten herkömmliche und zukunftsorientierte Antriebssysteme und ihre Energieträger. beschreiben Prinzipien der Energiewandlung und der Drehmomentwandlung. setzen sich mit verschiedenen Antriebssystemen auseinander. beschreiben hydraulische Antriebssysteme. veranschaulichen Antriebe anhand einfacher Beispiele und Modelle und die zugehörigen Energieträger und ihre Wandlung. planen, konstruieren und erstellen das Modell eines Antriebssystems. untersuchen technische Zeichnungen und setzen sich mit dem Nutzen und der Aussagekraft von technischen Zeichnungen auseinander. benennen notwendige Materialien, Werkzeuge, Maschinen und Arbeitsschritte. beschreiben den fachgerechten Umgang mit notwendigen Werkzeugen, Maschinen und Materialien. erstellen Materiallisten und planen einen Arbeitsablauf und die benötigte Arbeitsorganisation. Erläuterung grundlegender Sachverhalte herkömmlicher und zukunftsorientierter Antriebssysteme. Thematisierung unterschiedlicher Antriebssysteme, wie z. B.: - Dampfturbinen, - Otto- und Dieselmotoren, - Elektromotoren, - Hybride. Die Schülerinnen und Schüler erstellen Arbeitspläne. Die Schülerinnen und Schüler stellen z. B. folgende Produkte her: - einen Elektromotor. - ein Knatterboot mit Dampfmotor. - ein Windkraft-Fahrzeug. Die Schülerinnen und Schüler analysieren ihre Ergebnisse und versuchen diese zu optimieren. Foliensammlungen. Filmbeiträge. Internetrecherche (in Verbindung mit Referaten). Einsatz von Demonstrationsmodellen. Ggf. Besichtigung (z. B. VW-Werk Emden) 1

2 beurteilen die technische Lösung hinsichtlich der Anforderung und verbessern die Konstruktion hinsichtlich der Anforderung. erkunden Berufe aus dem Themenfeld. Überprüfung des Kompetenzerwerbs der Schülerinnen und Schüler: Beurteilung der Arbeitspläne. Funktionsprüfung der Schaltungen Qualität der Schaltungen sowie Sorgfalt beim Aufbau. Verbindungen zu den anderen UE des Faches zu UE anderer Fächer Handlungsbereich 2: Energie und Technik (Energiewandlungssysteme) Physik zum Methodencurriculum 2

3 Handlungsbereich 2: Themenfeld: Energie und Technik Herkömmliche und zukunftsorientierte Energiewandlungssysteme Zeitrichtwert: Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit verschiedenen Energiewandlungssystemen auseinander und bewerten diese. Sie nutzen technische Zeichnungen als Mittel der technischen Kommunikation und realisieren die Lösungen unter Anwendung von Arbeitstechniken, Werkzeugen und Maschinen. (inhalts- und prozessbezogene Kompetenzen) 3 Die Schülerinnen und Schüler... beschreiben die Prinzipien der Energiewandlung an ausgewählten Beispielen und analysieren die Funktion und das Zusammenwirken der Einzelteile einer Energiewandlungsanlage. benennen verschiedene Energiewandlungsmaschinen und vergleichen verschiedene Energiewandler (regenerativ, konventionell, Wärmekraftmaschinen). planen und konstruieren eine Energiewandlungsanlage und stellen eine Energiewandlungsanlage her. untersuchen technische Zeichnungen und setzen sich mit dem Nutzen und der Aussagekraft von technischen Zeichnungen auseinander. benennen notwendige Materialien, Werkzeuge, Maschinen und Arbeitsschritte. beschreiben den fachgerechten Umgang mit notwendigen Werkzeugen, Maschinen und Materialien. erstellen Materiallisten und planen einen Arbeitsablauf und die benötigte Arbeitsorganisation. überprüfen, ob die Energiewandlungsanlage den Anforderungen genügt. präsentieren technische Lösungen. Erläuterung grundlegender Sachverhalte zur Energiewandlung. Thematisierung von Wärmekraftwerkmodellen, wie z. B.: - Dampfturbine, - AKW, - Kohlekraftwerk, - Otto- und Dieselmotor, - Elektromotor, - Wasser-, Wind- und Sonnenkraftwerke, - Biogasanlage, - Gezeitenkraftwerk. Die Schülerinnen und Schüler erstellen Arbeitspläne. Die Schülerinnen und Schüler stellen z. B. folgende Produkte her: - ein Solarmodell (z. B. Solarracereinen Laufroboter - eine Windkraftanlage - einen Thermolüfter Die Schülerinnen und Schüler analysieren ihre Ergebnisse und versuchen diese zu optimieren. Foliensammlungen. Filmbeiträge. Internetrecherche (in Verbindung mit Referaten). Einsatz von Demonstrationsmodellen. Ggf. Besichtigung einer Energiewandlungsanlage (z. B. Enercon).

4 problematisieren die Möglichkeiten der Energiewandlung (Verfügbarkeit und Speicherung, Energiebilanz Umwelt, Nachhaltigkeit) setzen sich mit alternativen technischen Lösungen auseinander. verbessern die Konstruktion hinsichtlich der Anforderungen. erkunden Berufe aus dem Themenfeld. Überprüfung des Kompetenzerwerbs der Schülerinnen und Schüler: Beurteilung der Arbeitspläne. Funktionsprüfung der Schaltungen. Qualität der Schaltungen sowie Sorgfalt beim Aufbau. Verbindungen zu den anderen UE des Faches zu UE anderer Fächer Handlungsbereich 2: Energie und Technik (Antriebssysteme) Physik (u. a. Energiewandlungsketten) zum Methodencurriculum 4

5 Handlungsbereich 3: Information und Kommunikation Themenfeld: Elektrische Stromkreise R9 +10 Zeitrichtwert ca. Blöcke Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit dem Zusammenwirken von Bauteilen in elektronischen Schaltungen auseinander. beschreiben das Zusammenwirken verschiedener elektrischer und elektronischer Bauteile in einer Schaltung und beobachten die Wirkung dieser Bauteile. benennen Schaltzeichen messen Spannungen und Ströme, stellen die Ergebnisse graphisch dar und werten die Ergebnisse aus. beschreiben die Eigenschaften und Einsatzgebiete von Widerständen, Leuchtdioden, Kondensatoren, Sensoren und Transistoren. berechnen Vorwiderstände für LED. erklären die Wirkungsweise der Sensoren in der elektronischen Schaltung. entwerfen und stellen das Gehäuse, Platinen und die Schaltungen her. beurteilen und verbessern sie und präsentieren die technische Lösung. bewerten die Auswirkungen der Miniaturisierung elektr. Schaltkreise auf die Lebenswelt. Herstellung eines Ostriesenlichts, Fotorahmen mit Wechselblinker, Sirenenschaltung, Gleichrichterschaltung, UKW Radios, Handyverstärker Modell der Diode bei WL Modell des Transistors bei WL 5

6 Handlungsbereich 3: Information und Kommunikation Themenfeld: Steuern und Regeln R Zeitrichtwert ca. Blöcke Die Schülerinnen und Schüler programmieren eine LEGO Mindstorms Roboter nutzen die Programmieroberflächen von LEGO Mindstorms entwickeln eigene Programme erklären Steuer und Regelungsprozesse analysieren das geschriebene Programm benennen und beschreiben die Wirkungsweise geeigneter Sensoren erklären das Zusammenwirken von Sensoren und Aktoren diskutieren unterschiedliche Lösungsansetze begründen den Einsatz dieser Sensoren verbessern die Programmierung beurteilen das Programm hinsichtlich der technischen Anforderungen. Ein vorgefertigter Roboter soll programmiert werden, dabei sind folgende Eben zu entwickeln: Eine Ablaufsteuerung: Displaysteuerung, fahren einer vorgegebenen Fahrstrecken, festgelegte Abfolge von Bewegungen Eine Reglung mit Sensoren: Aufgaben mit Berührungs-; Licht-, Entfernungs-, Farbsensor. Eine Widerholungsschleife: Messungen von Sensorwerte müssen (bestimmte Anzahl/unendlich) wiederholt werden, um eine Aufgabe zu lösen. Eine WENN-DANN- Bedingung: Die Höhe eines gemessenen Sensorwertes muss zu einer Entscheidung für das weitere Programm führen. Mehrere Sensoren haben auf die Ausführung des Programms Einfluss. Zusatz: Frei definierte Aufgabenstellung: Entwicklung einer Aufgabe mit dem Bau eines Roboters und der Programmierung zur Lösung der Aufgabe. 8 Roboter sind vorgefertigt. Fahrsimulationsstrecke mit unterschiedlichen Aufgaben sind im Raum F003/ F004 Arbeitsunterlagen befinden sich bei I-Serv im Ordner FB AWT 6

7 Handlungsbereich 4: Natur und Technik Themenfeld: Regenerative Energien R Zeitrichtwert ca. Blöcke Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit regenerativer Energieerzeugung benennen und beschreiben Beispiele für regenerative Energien erklären den Begriffe regenerative Energie beschreiben technische Systeme zur Energieerzeugung messen die in unserer Region zur Verfügung stehende Solarenergie analysieren die Einflussgrößen auf Solarzellen und die technische Nutzbarkeit protokolieren die gemessen Werte stellen den Zusammenhäng zwischen Umwelt Einwirkungen auf eine Solarzelle und der erzeugten Energie dar beurteilen Möglichkeiten und Grenzen erneuerbarer Energien insbesondere im Hinblick auf die Folgen in der Umwelt analysieren und bewerten verschiedene Nutzungsmöglichkeiten beim Hausbau Mithilfe des Internets und anderer geeigneter Medien bereiten die Schüler und Schüler sich auf Referate zum Thema regenerative Energieerzeugung vor. Messen der Beleuchtungsstärken bei unterschiedlichen Wetterlagen. Ermittlung von Einflussgrößen auf Solarzellen Einsatz von Photovoltaikanlagen im Hausbau Speichern von elektrischer Energie Ökobilanz von Solarzellen Besuch der Ideen-Expo in Hannover. Erkundung einer WKA Funktionsmodell mit Solarzellen und Messeinrichtung im Raum F003 7

8 Handlungsbereich 3: Information und Kommunikation Themenfeld: Computer automatisieren technische Prozesse Zeitrichtwert R ca. Blöcke Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit computergestützten Konstruktions- und Fertigungsverfahren mit einer CNC-Fräse benennen Hard- und Software eines Computers, die für die Eingabe, die Verarbeitung und die Ausgabe geeignet sind. Benennen die erforderlichen Baugruppen um Vorgänge mit einem PC steuern zu können. entwickeln und konstruieren am PC die Konstruktionszeichnung stellen ihre technische Lösung in geeigneter Weise dar überprüfen ihre Konstruktion anhand des Werkstückes verbessern und beurteilen ihr Werkstück hinsichtlich des zu erfüllenden Zweckes. nehmen Stellung zu den Auswirkungen computergesteuerter Automatisierung. Untersuchung eines (defekten) PC um Baugruppen in der Praxis kennen zu lernen. Arbeit mit Programmen wie nccad 9 und Sprintlayout. Werkstück: Namensschild oder Anschlagwinkel mit Hilfe einer CNC Fräse. Auswahl verschiedener elektronischer Bauteile und Herstellung einer Platine mit Hilfe einer CNC Fräse. Z.B. ewiger Blinker Fachbuch Seite 132 ff Ausarbeitung von DIM 8

9 Handlungsbereich 3: Information und Kommunikation Themenfeld: Daten Verarbeiten digitale Schaltkreise R Zeitrichtwert ca. Blöcke Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit den Grundlagen der Digitaltechnik bis zur Speicherung von Daten. beschreiben, wie sich analoge, digitale und binäre Daten (Signale) unterscheiden. veranschaulichen Logikschaltungen (EVA) durch Prinzipbilder. stellen digitalen Größen in Funktionstabellen und Zeitablaufdiagramm dar analysieren, wie Signale durch logische Gatter verarbeitet werden stellen komplexe Schaltungen aus Gattern, Ein- und Ausgabe- Bausteinen her diskutieren unterschiedliche Lösungsansetze ermitteln Zahlen aus Dezimal- und Dualensystem Erarbeitung des Unterschiedes von Analog und Digital Das E-V-A-System Bits und Bytes Logische Grundverknüpfungen UND ODER NICHT Das Binäre Zahlensystem Zusatz: Komplexe Aufgaben an Modellen Speichen von Daten 4-Bit Addierter Funktionsmodule für die Einheit befinden sich im Raum F003 Arbeitsunterlagen befinden sich bei I-Serv im Ordner FB AWT Für komplexe Aufgaben stehen Modell im Raum F003: Sicherheitsschaltung an der Bohrmaschine Reglung für eine Bewässerungsanlage Überprüfung des Kompetenzerwerbs der Schülerinnen und Schüler: Schriftliche Überprüfung, mündliche Beiträge (insbesondere Fachsprache), hergestellte Werkstücke, Umgang mit Werkzeug und Maschinen, Referate, Sauberkeit und technische Richtigkeit angefertigter Schriftstücke. Verbindungen zu den anderen UE des Faches zu UE anderer Fächer Mathematik, Physik, zum Methodencurriculum 9

10 Handlungsbereich 4: Natur und Technik Themenfeld: Technische Lösungen nach Vorbildern aus der belebten Natur R Zeitrichtwert ca. Blöcke Die Schülerinnen und Schüler betrachten Ereignisse der belebten Natur und untersuchen sie hinsichtlich der technischen Nutzbarkeit. benennen Beispiele aus der Bionik erklären den Begriff Bionik beschreiben und analysieren technische Lösungen, die sich an der Natur orientiert haben. Planen und stellen ein Modell nach bionischem Vorbild her. Überprüfen ihr Modell hinsichtlich der technischen Anforderungen verbessern ihr Modell nach Erkenntnissen der Bionik beurteilen Möglichkeiten und Grenzen der Bionik Erläuterung grundlegender Sachverhalte zur Bionik. Thematisierung von Beispielen aus der Bionik wie z.b.: Herstellung eines einfachen, sicheren Fallschirmes und eines Schraubenfliegermodells oder z.b. eines bionischen Laufroboters Lotuseffekt Klettfrucht Klettverschluss Mohnkapsel Salzstreuer Mithilfe des Internets und anderer geeigneter Medien erstellen die SuS Referate SuS erarbeiten Arbeitspläne Stellen bionische Produkte her. Hinweise zur Umsetzung im Unterricht: Ordner Bionik bei Fachbereichsleitung Film? Überprüfung des Kompetenzerwerbs der Schülerinnen und Schüler: Schriftliche Überprüfung, mündliche Beiträge (insbesondere Fachsprache), hergestellte Werkstücke, Umgang mit Werkzeug und Maschinen, Referate, Sauberkeit und technische Richtigkeit angefertigter Schriftstücke. Verbindungen zu den anderen UE des Faches zu UE anderer Fächer Mathematik, Physik, zum Methodencurriculum 1