6-10 KONSUM ELEKTRONIK SACH INFORMATION 1950: BEGINN DER MIKROELEKTRONIK ANWENDUNGEN UND WANDEL

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1 SACH INFORMATION In der heutigen Zeit werden fast alle Abläufe und Einrichtungen elektrisch betrieben oder laufen unter wesentlicher Beteiligung elektrischer Geräte und Steuerungen ab. Jener Teilbereich der Elektrotechnik, der bevorzugt Bauelemente mit elektrischer Steuerung verwendet, ist die Elektronik. Die Miniaturisierung von elektrischen Schaltungen (Mikroelektronik) löste nach der Erfindung der Dampfmaschine im 19. Jahrhundert und der Automatisierung von Arbeitsprozessen zu Beginn des 20. Jahrhunderts eine dritte industrielle Revolution aus. Sie ist seit den 70er Jahren gleichzusetzen mit der breiten Nutzung des Computers. 1950: BEGINN DER MIKRO Mit dem Einbau von Transistoren in Computer in den 50er Jahren war man in der Lage, kleinere, schnellere und vielseitiger verwendbare Schaltkreise zu bauen, als es mit Elektronenröhren jemals möglich gewesen wäre. Der erste Transistor, der 1947 im Bell-Forschungslabor in New Jersey erfunden wurde, führte zur Entwicklung eines verbesserten Rechnertyps, der als Computer der zweiten Generation bezeichnet wird. Die erste Maschine, die diese Technologie verwendete, war der 1955 von der US-Luftwaffe in Auftrag gegebene Tradic" (Transistor Digital Computer). Zuerst noch fingernagelgroß, schrumpfte der Transistor in den 60er Jahren auf die Größe eines Salzkorns ( miniaturisiert durch den integrierten Schaltkreis). Dieser erste Mikroprozessor bestand aus fünfzig Transistoren, die auf ein Siliziumsubstrat geätzt waren. Ein heutiger intelligenter Chip/Mikroprozessor enthält mehr als 50 Millionen Transistoren. Inzwischen ist es sogar möglich, einzelne Atomlagen übereinander zu dampfen, sodass die aktiven Schichten eines Chips nur noch hauchdünn sind. ANWENDUNGEN UND WANDEL Hochleistungscomputer prognostizieren heute das Wetter, werten medizinische Daten während einer Operation in Echtzeit aus und simulieren Atomversuche. Produktionsroboter steuern nach den Vorgaben ihrer Programmierer gleichförmige, mechanische und teilweise gefährliche maschinelle Arbeitsabläufe industrieller Produktion. Ihre kleinen Brüder, PC und Laptops, agieren als Multimediamaschinen und sind das Sinnbild der Wissensgesellschaft: Als technisches Rückgrat der Vernetzung ändern sie vor allem auch die menschliche Kommunikation immer schneller. Für diese Der Computer ist gefüllt mit mikroelektronischen Bauteilen. Der Mikrochip ist das Herzstück aller modernen Schaltkreise. Die Unterhaltungselektronik erfreut Groß und Klein. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

2 SACH INFORMATION Entwicklung stehen vor allem Formen der arbeitsteiligen Leistungserstellung, neue Kooperationsformen in und zwischen Unternehmen wie Teamkonzepte, Gruppenarbeit, modulare Organisationen, Arbeit in mobilen Büros oder in dezentralen Arbeitsstätten,Telekooperation und virtuelle Unternehmen. ZUSAMMENFASSUNG: Die Elektronik bietet dem Konsumenten eine Vielzahl bequemer Funktionen und bringt in ihrer Anwendung großteils ökologisch nützliche Effekte (sparsamer Ressourceneinsatz durch exakte Steuerung, z. B. von Energie, Prozessoptimierungen durch begleitende Messung von Inhalts- und vor allem Schadstoffen etc.). Herstellung und Entsorgung belasten jedoch vielfach die Umwelt (Elektronikschrott mit teilweise sehr problematischen bzw. giftigen Inhaltsstoffen). Herstellung und Entsorgung belasten vielfach die Umwelt. ELEKTRONISCHE ARTIKEL Bauelemente der Mikroelektronik sind heute in einer Vielzahl technischer Geräte und Einrichtungen zu finden (in Computern, in der Fertigungs- und Maschinensteuerung, in der Unterhaltungselektronik, in Kommunikations-, Medizin- und Gebäudetechnik etc.). Mess-, Steuer- und Regelgeräte aller Art sind auch für den Umweltschutz von zentraler Bedeutung (z. B. in intelligenten Heizsystemen). Auf Mikroelektronik basierte Systeme ermöglichen auch in Produktionsanlagen, Maschinen und Fahrzeugen die präzise Einhaltung vieler Einzelwerte. Hochentwickelte Geräte erlauben den Nachweis zum Teil kleinster Schadstoffmengen noch im Spurenbereich. Schließlich lassen sich Bereiche, für die konkrete Messergebnisse ganz oder teilweise fehlen (Beispiel Klima), mit Hilfe der Computersimulation und mathematischer Modelle erschließen. ÖKOLOGIE DER MIKRO Computerarbeitsplätze (bzw. allgemein Mikroelektronik) sind in Sachen Umwelt Helfer und Sünder zugleich. Der ökologische Doppelcharakter von Mikroelektronik liegt zunächst darin, dass sie bei ihrer Nutzung in vielen Fällen positive ökologische Folgen hat. Dennoch können bei ihrer Herstellung und Entsorgung ökologische Probleme auftreten. Die rasche Entwicklung von ständig verbesserten Technologien birgt zudem die Gefahr, dass Geräte nach kurzer Zeit nicht mehr miteinander kompatibel sind und daher obwohl noch funktionsfähig entsorgt werden (Elektronikschrott). Zwar verheißen ausgeklügelte Recycling-Systeme eine Schadensbegrenzung, doch lässt sich manche Elektronik nur höchst aufwändig entflechten, und einige ihrer giftigen Inhaltsstoffe (z. B. PCB Polychlorierte Biphenyle) stellen bislang ungelöste Probleme dar.

3 DIDAKTISCHE UMSETZUNG Der gesamte Bereich der Elektronik gehört einer äußerst abstrakten und für Kinder kaum vorstellbaren Welt an. Eine Annäherung an die Bedeutung und Erklärung des Begriffes kann nur in Verbindung mit Beispielen erfolgen. LERNZIELE: Die SchülerInnen erlernen auf verschiedene Arten Inhalte und neue Wörter zu schreiben und merken. Das Gedächtnis wird geschult. WORTSCHATZ-SPIELE ORT: Klasse. ZEITAUFWAND: 1,5 Unterrichtseinheiten. MATERIALIEN: Schultische, Zettel, kleiner Sandkasten für den Tisch, Steine, Arbeitsblatt 1. KOSTEN: keine. Der Wortschatz der Kinder kann spielerisch erweitert werden. UMSETZUNG: Speichern und danach aufschreiben: Die Lehrperson hat verschiedene Sätze zum Thema Mikroelektronik auf einzelne Zettel geschrieben. Jeder Zettel wird auf der Unterseite des Tisches mit Klebestreifen angebracht. Auf den Tischen stellt man Hüte oder andere Dinge auf, die dem Kind signalisieren, dass sich darunter ein Satz verbirgt. Denn nun muss der Schüler unter den Tisch schlüpfen, sich den Satz durchlesen und merken. Anschließend muss er auf dem Tisch das Gelesene aufschreiben. Dann geht er zum nächsten Platz, bis er alle Sätze aufgeschrieben hat. Satzbeispiele: Im 19. Jahrhundert wurde die Dampfmaschine erfunden, Computerchips sind heute hauchdünn, Roboter steuern Maschinen usw. Zehenschreiben: In einer Schachtel liegen zusammengelegte Zettel. Die Lehrperson hat zuvor verschiedene Begriffe auf die einzelnen Blätter geschrieben. Die SchülerInnen sollen daraus jeweils einen Zettel ziehen und den Begriff lesen. Nun muss man einen Stift zwischen die Zehen klemmen und versuchen das Wort mit Hilfe des Stiftes aufzuschreiben. Begriffe: Daten, Computer,Technik, Maschine etc. In einigen Betrieben ersetzen Roboter den Menschen. Richtig eingesetzt kann das Internet auch bei Hausaufgaben hilfreich sein. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

4 DIDAKTISCHE UMSETZUNG Der Umgang mit dem Computer kann nicht früh genug geschult werden. Um die Wörter richtig schreiben zu können, müssen die Kinder das einzelne Wort zunächst langsam und genau lesen. Sandkasten: Die Lehrperson stellt auf einen Tisch einen kleinen Sandkasten. Daneben liegen kleine Steine. Die Kinder haben die Aufgabe ein Wort aus dem Bereich Elektronik mit Steinen in den Sand zu legen. Natürlich kann auch das Wort nur mit den Finger in den Sand geschrieben werden. Anstelle eines richtigen Sandkasten kann auch eine Kiste, befüllt mit Sand, verwendet werden. Begriffe gurgeln: Ein Schüler sucht sich ein Wort aus dem Bereich Elektronik aus. Dann nimmt er einen Schluck Wasser in den Mund und versucht den Begriff einem anderen Schüler zu sagen. Am besten wird dieser Versuch beim Waschbecken durchgeführt, da die SchülerInnen oft zu lachen beginnen und dann nur noch das Ausspucken helfen kann. Um das Erraten des Begriffes zu erleichtern, kann man eine Liste mit Wörtern beim Waschbecken anbringen. Das Kind wählt einen Begriff aus der Liste und der Ratende hat eine kleinere Auswahl an Lösungen vor sich. Laufkartenspiel: (wie in Kapitel 5.4 Sportartikel beschrieben) Die Lehrperson bildet Sätze zu Elektronik. Es sollten nur wenige Sätze sein, damit der schwierige Inhalt auch von den Kindern aufgenommen werden kann. Satzbeispiele: Mikroelektronik ist ein Teilgebiet der Elektronik, Die Erfindung des Transistors war der Beginn der Mikroelektronik, Ein Transistor wird zur Verstärkung von elektrischen Strömen verwendet, Ein winziger Computerchip im Handy ist fürs Funktionieren verantwortlich Zweigleisig schreiben: Dazu verwendet man das Arbeitsblatt 1. Die SchülerInnen haben die Aufgabe, mit zwei Stiften in einer Hand gleichzeitig zu schreiben. Hier ist Geschicklichkeit gefragt! Hat Ihre Schule eine eigene Homepage? Ja, dann machen Sie Fotos von den Kindern bei den verschiedenen Stationen und stellen diese mit einem Text ins Internet! ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

5 ARBEITSBLATT ZWEIGLEISIG SCHREIBEN Die Dampfmaschine hat einige Wörter ausgespuckt. Fahre diese mit jeweils zwei Farben nach. Dabei sollst du zwei Stifte gleichzeitig verwenden! ERFINDUNG COMPUTER MIKRO ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

6 ARBEITSBLATT PUZZLE Schneide alle Rechtecke aus und stelle anschließend die einzelnen Teile richtig zusammen! Wenn du das geschafft hast, kannst du das fertige Bild auf ein Blatt Papier kleben. Mal sehen, welchen Gegenstand das Puzzle zeigt!

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