Automatisierungstechnik im

Transkript

1 Automatisierungstechnik im Technikunterricht Anwendung der didaktischen Reduktion in unterschiedlichen Bildungskonteten Universität Duisburg Essen Universitätsstraße Essen Phone: 0201/ V15 S02 C63

2 Einleitung Gliederung des Vortrages 2 1. Automatisierungstechnik 2. Didaktische Reduktion 3. Anwendung der didaktischen Reduktion in Inhaltsfeldern der Automatisierungstechnik 4. Schlussbemerkungen

3 Automatisierungstechnik Begriffsbestimmung 3 Ein Automat ist ein künstliches System das selbstständig ein Programm befolgt. Es trifft Entscheidungen, die auf Verknüpfungen von Eingaben mit den jeweiligen Zuständen des Systems beruhen und Ausgaben zur Folge haben. Ziel ist es technische Systeme zur automatischen Bearbeitung von Prozessen ohne menschliches Einwirken zu befähigen. Automatisierungs technik

4 Automatisierungstechnik Gegenstandsfelder der Automatisierungstechnik 4 Automatisierungstechnik Technische Prozesse/ Systeme Technische Tätigkeiten Sh Schwerpunkt liegt auf der Sh Schwerpunkt liegt auf der Automatisierung technischer Systeme. Automatisierung von Handlungsschritten zur Planung, Herstellung, Kontrolle, Wartung etc. von technischen Systemen/ Prozessen.

5 Automatisierungstechnik Gegenstandsfelder der Automatisierungstechnik 5 Technische Tätigkeiten Schwerpunkt liegt auf der Automatisierung von Handlungsschritten zur Herstellung, Planung, Kontrolle, Wartung etc. von technischen Systemen/ Prozessen. CIM Auf Grund leistungsstarker Rechnertechnik und zunehmender Miniaturisierung i i i wurden technische Tätigkeiten zunehmend automatisiert.

6 6 Automatisierungstechnik Gegenstandsfelder der Automatisierungstechnik Technische Prozesse/ Systeme Schwerpunkt liegt auf der Automatisierung technischer Systeme. Automatisierung u technischer Systeme Verarbeitung Eingabe Ausgabe Eingangsgröße Mechanisches Grundsystem Inform ations / Prozess datenv erarbei tung Sensoren Aktoren Ausgangsgröße Energieversorgung/ wandlung Til Teilprozesse mechanisch / elektrisch / thermodynamisch / hydraulisch / chemisch /...

7 7 Automatisierungstechnik Sstemeder Systeme Informationsverarbeitung ng Definition Steuerung: u Ein und Ausgangsgrößen werden auf Grund systemeigentümlicher Gesetzmäßigkeiten beeinflusst.

8 8 Automatisierungstechnik Sstemeder Systeme Informationsverarbeitung ng Klassifizierung von Steuerungen: DIN (Führungs, Halteglied. Programmsteuerung) Steuerungsmittel (mechanisch, elektrisch, fluidisch) Signaldarstellung (analog, binär, digital) Signalverarbeitung (kombinatorisch, sequentiell)

9 9 Automatisierungstechnik Sstemeder Systeme Informationsverarbeitung ng Kombinatorische Steuerungen: Bei Verknüpfungssteuerungen entsteht die Steuergröße durch Verknüpfung (Kombination) mehrerer Signale. Den Signalzuständen der Eingänge sind unmittelbar bestimmte boole sche (logische) Ausgangssignale zugeordnet. z 0... n n z... m m1 m2 mn 1 mn X X1 X X2 Xn Kombinatorische Steuerung Z= f(x) Z1 Z Z2 Zm Z

10 Einleitung Gliederung des Vortrages Automatisierungstechnik 2. Didaktische Reduktion 3. Anwendung der didaktischen Reduktion in Inhaltsfeldern der Automatisierungstechnik 4. Schlussbemerkungen

11 11 Didaktische Reduktion Ansätze von Hering und Grüner Die Vertikale V l didaktische Reduktion ist der Übergang einer (ingenieur-) i wissenschaftlichen Aussage zu einer anderen mit geringerem Gültigkeitsumfang, die leichter fasslich ist. Sie stellt eine Ausschnittsbildung aus der den allgemeinen Fall betreffenden oberen Aussage oder der Ausgangsaussage dar.

12 12 Didaktische Reduktion Ansätze von Hering und Grüner Die Horizontale didaktische Reduktion ist der Übergang von einer (ingenieur-) wissenschaftlichen Aussage zu einer konkreten und somit leichter fasslichen, wobei der Gültigkeitsumfang gleich bleibt. Die Verwendung von Worten anstelle von Symbolen, konkrete Prinzipskizzen, Beispiele, Versuche und Analogien stehen im Dienste dieser Reduktion.

13 13 Didaktische Reduktion Ansätze von Hering und Grüner Mittels didaktischen Reduktion werden Schritte der Eingrenzung, Vereinfachung, Veranschaulichung, aber auch Verdichtung oder Straffung der Thematik vollzogen mit dem Ziel, das zu Erlernende zu vereinfachen, ohne es dabei zu verfälschen.

14 14 Didaktische Reduktion Zusammenfassung ng Didaktischer Reduktionsraum d HOHE VERNETZUNG a GERINGE VERNETZUNG SCHWER ABSTRAKT Horizontale Reduktion ANSCHAULICH c Vertikale e Reduktion EINFACH b

15 Einleitung Gliederung des Vortrages Automatisierungstechnik 2. Didaktische Reduktion 3. Anwendung der didaktischen Reduktion in Inhaltsfeldern der Automatisierungstechnik 4. Schlussbemerkungen

16 Didaktische Reduktion Anwendung ng in Inhaltsfeldern der Autom. technik 16 a GERINGE VERNETZUNG ABSTRAKT Horizontale Reduktion ANSCHAULICH c SCHWER Ausgangsaussage Ve ertikale Red duktion EINFACH z 0... n n X0n X02 X01 Z z... m m1 m2 mn 1 mn X01 X02 X Z1 b

17 Didaktische Reduktion Anwendung ng in Inhaltsfeldern der Autom. technik 17 d HOHE VERNETZUNG Berücksichtigung der Sensoren und Aktoren bzw. der Steuerungsmittel a SCHWER Vertikale Red duktion GERINGE VERNETZUNG ABSTRAKT Horizontale Reduktion ANSCHAULICH c EINFACH b

18 Didaktische Reduktion Anwendung ng in Inhaltsfeldern der Autom. technik 18 d HOHE VERNETZUNG a SCHWER Vertikale Red duktion GERINGE VERNETZUNG ABSTRAKT Sekundarstufe II Sekundarstufe I Horizontale Reduktion ANSCHAULICH c EINFACH b

19 Didaktische Reduktion Anwendung ng in Inhaltsfeldern der Autom. technik Kombinatorische Steuerung 19 a GERINGE VERNETZUNG ABSTRAKT Horizontale Reduktion ANSCHAULICH c Vertikale Re duktion SCHWER z Sekundarstufe II X4 X3 X2 X1 Z1 Z X 4 X 3 X 2 X & & b z 2 EINFACH & & 1 Z 1

20 Didaktische Reduktion Anwendung ng in Inhaltsfeldern der Autom. technik Kombinatorische Steuerung 20 a GERINGE VERNETZUNG ABSTRAKT Horizontale Reduktion ANSCHAULICH c Vertikale Re duktion SCHWER Sekundarstufe I z X2 X1 Z & z b EINFACH

21 21 Didaktische Reduktion Gesamtübersicht der Reduktionsschritte

22 22 Schlussbemerkungen Die didaktische Reduktion kann folglich für die Transformation von Inhalten der Automatisierungstechnik i ik gewinnbringend eingesetzt werden und zusätzlich als Systematisierungsinstrument für Inhalte der Automatisierungstechnik Verwendung finden.

23 23 Schlussbemerkungen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.