Technik für Schüler und Lehrer. Prof. Dr.-Ing. Helmut von Eiff Hochschule Esslingen-Standort Göppingen Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik

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1 Prof. Dr.-Ing. Helmut von Eiff Hochschule Esslingen-Standort Göppingen Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik

2 Gliederung» Hochschule Esslingen» Schnittstelle Schule-Hochschule» Begeisterung für Technik wecken» Vorstudienphase» Lehrerweiterbildung» Lehrerausbildung» Umsetzung NwT in der Schule» Ausblick 21. Februar

3 Studieren an der Hochschule Esslingen STANDORT Göppingen ESSLINGEN Stadtmitte ESSLINGEN Flandernstraße Mechatronik und Elektrotechnik Angewandte Naturwissenschaften Graduate School Betriebswirtschaft Wirtschaftsingenieurwesen Fahrzeugtechnik Informationstechnik Grundlagen 5920 Studierende Soziale Arbeit, Maschinenbau Gesundheit und Gebäude-Energie- Pflege Umwelt 1200 davon in Göppingen 21. Februar

4 Studieren an der Hochschule Esslingen 21. Februar

5 Was ist Mechatronik? Mechatronik in Göppingen 21. Februar

6 Studieren in Göppingen STANDORT Göppingen Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik 3 Studiengänge (Bachelor) 2 Duale Studienmodelle 1 Master-Studiengang Seit 1995 Mechatronik und Elektrotechnik Wirtschaftsingenieurwesen Fakultät Wirtschaftsingenieurwesen 1 Studiengang (Bachelor) International geprägt und ausgerichtet Seit Februar

7 Studieren in Göppingen Studiengänge: Mechatronik und Elektrotechnik» Mechatronik/Feinwerktechnik» Mechatronik/Elektrotechnik» Mechatronik/Automatisierungstechnik Wirtschaftingenieurwesen» 3 Schwerpunkte 21. Februar

8 Studieren in Göppingen Im Ranking an der Spitze! Spitzenplätze Nicht ohne Grund:» Internationale Partnerhochschulen» Top ausgestattete Labore 21. Februar

9 Studieren in Göppingen Automatisierungstechnik Elektrotechnik Datenverarbeitung Labore der Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik Mikrotechnik Feinwerktechnik Physik und Photonik El. Antriebe und Anlagen 21. Februar

10 Studieren in Göppingen 21. Februar

11 Schnittstelle Schule-Hochschule Schnittstelle Schule-Hochschule Schüler Studium Ingenieur 21. Februar

12 Warum Schnittstelle Schule-Hochschule?» Angebote kommen unkoordiniert und überfordern die Zielgruppe» Komplexer werdende Welt» Aussagen über Zukunft immer schwieriger» Wandel von Berufsbildern, Studiengängen» Zusammenarbeit von Eltern, Schulen, Industrie und Hochschulen erforderlich» Qualifizierte Hilfe für den Zugang zur Berufs- und Studienlandschaft nötig» Frühzeitig Interesse für Technik wecken 21. Februar

13 Schnittstelle Schule-Hochschule Viele Puzzleteile für ein Ziel: Technikbegeisterung wecken Nicht nur Einzelprojekte, sondern Durchgängigkeit. Besonders Mädchen für Technik begeistern. 21. Februar

14 Durchgehende Technikförderung Erfahrung der Förderung von Klein bis Groß Denn was Hänschen nicht lernt 3-6 Jahre: Technolino 8-12 Jahre: Kinder-Uni 9-10 Jahre: Pfiffikus Jahre: TECademy 21. Februar

15 Durchgehende Technikförderung lernt Hans nimmermehr! Jahre: SIA Erwachsene: HS Studium Lehrer: KoScHT 21. Februar

16 Begeisterung für Technik wecken Begeisterung für Technik wecken 21. Februar

17 Begeisterung wecken Wenn Du ein Schiff bauen willst, so trommle nicht Männer zusammen, um Holz zu beschaffen, Werkzeuge vorzubereiten, Aufgaben zu vergeben und die Arbeit einzuteilen, sondern lehre die Männer die Sehnsucht nach dem weiten endlosen Meer Saint-Exupéry 21. Februar

18 Technolino Luft Magnetismus und Elektrizität Licht Wasser 21. Februar

19 Technolino 21. Februar

20 Technolino 21. Februar

21 Pfiffikus, Hector-Akademie 21. Februar

22 Kinderuniversität 21. Februar

23 TECademy 21. Februar

24 First Lego League (FLL) Roboterwettbewerb an Problemen der realen Welt» Klassenstufe 5 bis 9» Heldele-Stiftung, EWS-Arena Göppingen» 20 Teams» Cheerleadingwettbewerb, Marketingwettbewerb» Formula E Student, Schmuckwerkstatt» ca Gäste, Filstalwelle 21. Februar

25 First Lego League (FLL) 21. Februar

26 Mutter-Tochter-Workshop Technikbegeisterung für Mütter und Töchter» Klassenstufen 5 und 6» Entdecken und fördern der Technikkompetenz» Perspektiven eines technischen Berufs» Schmuckwerkstatt, CAD-Workshop» Speed-Dating, Werdegang einer Ingenieurin» Professorinnen, Mitarbeiterinnen, Studentinnen» 10 Paare pro Jahr 21. Februar

27 Mutter-Tochter-Workshop Schmuck 21. Februar

28 Girls Day 21. Februar

29 Girls Day 21. Februar

30 Girls Campus 21. Februar

31 Technikfreundliche Stadt Süßen Durchgängige Technikförderung» ab dem Kindergarten» alle Klassenstufe, im Lehrplan verankert» Sonderveranstaltungen: Lange Nacht, Elternweiterbildung,..» qualifizierte Hilfe für den Zugang zur Berufs- und Studienlandschaft» Pilotprojekt für Baden-Württemberg» Partner: Stadt Süßen, Südwestmetall, Heldele-Stiftung, Hochschule Esslingen, PH Ludwigsburg» ca Kinder und Jugendliche 21. Februar

32 Technikfreundliche Stadt Süßen Technikfreundliche Stadt Süßen Bildungsbereiche 1. Schule 1.1 KiGa 1.2 Grundschule 1.3 Förderschule 1.4 Werkrealschule 1.5 Realschule 1.6 Gymnasium 2. Ausbildung 3. Außerschulische Angebote Fortbildungsangebote für Lehrer und Erzieherinnen - TEA - Technik-Erzieherinnen-Akademie - GuT - Gymnasium und Technik TeClub (Kl. 5-6) First Lego League (Kl. 6-9) Cheerleading (Kl. 5-10) Marketing (Kl. 8,9) Girls Day Akademie (Kl. 8-10) M+E- Einstieg Jugend- Technik- Schule Ferienbetreuung Pfiffikus Kinderuni TECHNOlino TeCbox (Kl. 3,4) Elternweiterbildung TECHNOlinoPlus (Kl.1,2) TECHNOlino Berufswahlkompass 33 (Kl. 8,9) TECademy (Kl. 8-10) Innovationspreis (Kl. 10) Schülermagazin (Kl. 8-9) SIA - Schüler- Ingenieur- Akademie (Kl. 11) Lange Nacht der Technik Unterstützungssysteme: Projektleitung, Projektbeirat, Internetseite, Leitfaden, wissenschaftliche/pädagogische Begleitforschung 21. Februar

33 Vorstudienphase Vorstudienphase Teamarbeit Projektmanagement Mechatronik 21. Februar

34 Schüler-Ingenieurakademie (SIA) Seminarkurs Gymnasium» Klassenstufe 11 (G8), 12 (G9), Seminarkurs» Südwestmetall, 7 Firmen (Bildungspartnerschaften)» seit 2001» Durchgehendes Projekt Mechatronik» Teampädagogik, Projektmanagement» Professoren, Labormitarbeiter, Tutoren» 45 SchülerInnen pro Jahr» Jeden Freitagnachmittag an der Hochschule 21. Februar

35 Ziele» Jugendliche für Ingenieurberuf interessieren» Schwellenängste abbauen» Einbindung in den Unterricht» Kooperation Schule, Industrie und Hochschule» Projektarbeit» Schlüsselqualifikationen erleben (Teamfähigkeit, Kommunikationsfähigkeit, Kreativität) 21. Februar

36 Ziele fachlich, Grundprinzipien» Einblick in das Berufsbild Ingenieur vermitteln» Vorgehensweise bei der Produktentwicklung zeigen, Planen, Konzipieren, Entwerfen, Ausarbeiten keine Bastler» Grundlagen schaffen» Projektarbeit» Teamarbeit» Grundlagen Mechatronik 21. Februar

37 Ziele methodisch» Teamarbeit» Umgang miteinander» Soziale Kompetenz» Lust auf Wissen» Vernetztes Denken» Optimum anstreben» Begeisterung für Ingenieurberuf wecken 21. Februar

38 Berufsbild Ingenieur» Marketing» Entwicklung» Fertigung» Versuch» Qualitätssicherung» Vertrieb» Anwendungstechnik» Service» Technische Dokumentation 21. Februar

39 Persönliche Vorteile» Teilnahme an hochwertigen Veranstaltungen Teampädagogik, Projektmanagement, Projekt» Firmenbesichtigungen» Kontakt zu Personalsachbearbeitern, Firmenmitarbeiter, Ausbildungsbereiche, Konstrukteure» Umsetzen persönliches Zeitmanagement» Projektleitung 21. Februar

40 Erkenntnisse» Freude an Kreativität» Lust an der technischen Umsetzung» Zeitplaneinhaltung kritisch» Gute Zusammenarbeit mit Firmenvertreter» Absicherung der geplanten Studienwahl» Wahl kooperativer Studiengänge» Abbau Berührungsängste mit Hochschule» Erkennen der eigenen Veranlagung (Uni/FH) 21. Februar

41 Voraussetzungen» Eigenmotiviert» Engagement» Leidenschaft ist wichtiger als Können» Teamfähigkeit» An seine Grenzen gehen wollen 21. Februar

42 Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) Kletteraffe Kokosnuss ernten 21. Februar

43 Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) 21. Februar

44 Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) Formel Februar

45 Schüler-Ingenieur-Akademie (SIA) E-Bobby-Car 21. Februar

46 Roadshow 21. Februar

47 Schülerstudium Studieren während der Schulzeit» Mathematik» Pilotprojekt mit Erich-Kästner-Gymnasium» 5 Schüler» Überdurchschnittliche Noten» Ausweitung auf 5 weitere Gymnasien läuft, ca. 30 SchülerInnen» Freischuss, Noten werden bei der Fakultät ME anerkannt 21. Februar

48 Lehrerweiterbildung Lehrerweiterbildung 21. Februar

49 Gymnasium und Technik (GuT) Lehrerweiterbildung im Fach NwT» Ziel: Grundständiger Studiengang» Lehrer von allgemeinbildenden Gymnasien» Kultusministerium, Wissenschaftsministerium, Südwestmetall» Drittanbieter, Schuljahr 09/10 bis Schuljahr 12/13» Module: Konstruktion, Automatisierung, Roboterprogrammierung» Teampädagogik, Projektmanagement» Blockkurse, Workshops, GuT-Tage» Betreuung über ein Schuljahr» Direkte Umsetzung im Unterricht, Zielgruppe: SchülerInnen» Professoren, Laboringenieure» 47 Lehrer aus 28 Gymnasien in 127 Kursen 21. Februar

50 Gymnasium und Technik (GuT) GuT-Terminsystem» Blockkurse» Letzte zwei Schulwochen (incl. 2 Ferientage)» Letzte drei Tage der Sommerferien» Workshop» Letzten drei Tage der Sommerferien» GuT Tage, Donnerstags ab 11:00 Uhr» Lehreinheiten/Schulprojekte» Pflicht: neun Donnerstage pro Schuljahr» Option: weitere Donnerstage pro Schuljahr» Kurse» Zusätzlich an ausgewählten GuT Pflichttagen 21. Februar

51 Gymnasium und Technik (GuT) Merkmale effektiver Weiterbildungen» Kooperation in Teams» Längere Dauer» Periodische Treffen der Teilnehmer» Selbstständiges Tun der Teilnehmer» Starke Veränderung der bisherigen Konzepte» Parallele Erprobung im Unterricht» Interesse/Förderung durch Schulleitung» Wissenschaftliche Begleitung GuT Quelle: DFG-Studie 21. Februar

52 I1 I2 I3 I4 I5 I6 Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi 0 Hi Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Hi I1 I2 I3 I4 I5 I6 Hi Hi Hi 1 1 Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Hi Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Hi Modul Automatisierungstechnik MecLab» Grundlagen in Theorie und Praxis» Elektropneumatik und Sensorik» Steuern mit Relais- und Digitaltechnik» Stationen koppeln, erweitern, umbauen und neu bauen» Schrittketten programmieren» Zähler, Schleifen und Verzweigungen +24V ein/aus IND OPT2 OPT1 Start Stopp Magnet +24V 1M1 2M1 ob en unten links lo > - 1 & M RS li ab - > 1 - > 1 RS RS abwärts schließen nach rechts rechts Start St op & M RS greifen nach links 24V I1 I2 I3 I4 I5 I6 Digitalmodul Motor Magnet M 75 & M RS li auf 0V Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 & M RS nach re & RS 1M1 1M2 2M1 M re ab 0V 0V & M RS lösen 0 IND 1M1 2 OPT11M2 4 OPT22M In d. Opt.vorn Opt. hinten E i n A u s M a g lo 1 RS & 1 - > 1 - > 1 M RS RS v o r M a g & M & M & M RS re auf RS nach li RS von vorne? Vorrang aktiv RS hi & M stop? 21. Februar

53 Modul Roboterprogrammierung qfix» Hardware, Software» Programmieren mit C++» Sensoren» Praktische Übungen 21. Februar

54 Modul Konstruktion Technisches Zeichnen» Darstellen, Bemaßen, Schnitte» Oberflächen, Toleranzen, Passungen» Gruppenzeichnung, Stückliste 3D-CAD» Inventor» Bauteile erstellen» Zusammenbau» Zeichnungsableitung 21. Februar

55 Modul Konstruktion Werkstatt- und Schulpraxis» Messtechnik» Produktionstechnik» Konstruktion 21. Februar

56 KoScHT Lehrerweiterbildung im Fach NwT» Kooperation Schule Hochschule in der Technik» Regierungspräsidium Stuttgart, Autodesk» Nachfolgemodell GuT, ähnliche Struktur» offizielle Lehrerweiterbildung» Pilotprojekt Schuljahr 13/14, RP Stuttgart» Modul Konstruktion» 1 Kurs mit 21 Lehrern» Angedacht Schule und Technik für alle Regierungspräsidien und alle Schularten 21. Februar

57 Lehrerausbildung Lehrerausbildung 21. Februar

58 NwT-Studiengang TRE-NwT Studiengang im Fach NwT» Tübingen, Rottenburg, Esslingen (TRE)» Innovation- und Qualitätsfonds, 2012 bis 2014 Kooperationsmodelle in der Lehrerbildung» Struktur- und Entwicklungsplan der Hochschulen» Vorgehensweise: Deputatstausch, Ingenieurpädagogik» ca. 100 Studierende 21. Februar

59 NwT-Studiengang TRE-NwT» Naturwissenschaften (3 aus 4 Modulen)» Biologie, Chemie, Geographie, Physik (je 6 Credits) Tübingen» Technik Grundlagen (verpflichtend)» Fachdidaktik 2 (5 Credits) Tübingen» Elektronik und Messtechnik (6 Credits) Tübingen» Energie, Umweltschutz, Technikfolgen (11 Credits) Rottenburg» Fachdidaktik 1 (5 Credits) Esslingen Anwendungen: Edukit, qfix, C++» Technische Mechanik, Festigkeitslehre (5 Credits) Esslingen Statik starrer Körper, Grundlagen Festigkeitslehre 21. Februar

60 NwT-Studiengang TRE-NwT» Profilbereich (2 aus 3 Modulen)» Stoff- und Energieflüsse» Konstruktion/CAD (5 Credits) Esslingen Technisches Zeichnen, 3D-CAD, Konstruieren, Projekt» Produktionstechnik (5 Credits) Esslingen Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Labor, Projekt» Informations- und Energieflüsse» Elektrische Messtechnik (5 Credits) Esslingen Messschaltungen, Messverfahren, Auswertung» Technische Informatik (5 Credits) Tübingen» Bautechnik und Gestaltung (10 Credits) Tübingen» Vertiefung (2 aus 6 Modulen)» Mikrosystemtechnik, Medizintechnik.(je 10 Credits) Tübingen 21. Februar

61 Schmuckwerkstatt Werkbank KOSY CNC - Fräsmaschine Werkstatt für Lehrerweiterbildung / Lehrerausbildung / Schüleraktivitäten Dekupiersäge Qfix - Roboter Festo - MecLap Unimat Dreh- & Fräsmaschine Cameo Lasermaschine Fabbster 3D-Drucker Gießen Festo - EduKit PA Werkbank 21. Februar

62 Fakultät Grundlagen Ingenieurpädagogik (Bachelor of Engineering) Berufspädagogik/Ingenieurwissenschaften (Master of Engineering) Doppelte Qualifikation: Ingenieur und Lehrer Hochschule Esslingen - Fakultät Grundlagen 21. Februar

63 Kooperation von Spezialisten Hochschule Esslingen» Vorlesungen und Seminare aus dem Bereich Technik Pädagogische Hochschule Ludwigsburg» Vorlesungen und Seminare aus den Bereichen Didaktik, Pädagogik, Psychologie Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung Stgt.» Betreuung der Schulpraktika Hochschule Esslingen - Fakultät Grundlagen 63

64 Studiengänge der Ingenieurpädagogik Fahrzeugtechnik-Maschinenbau (FMP)» Basisstudiengang:» Fahrzeugtechnik / Service (FZB/SE) Informationstechnik-Elektrotechnik (IEP)» Basisstudiengang:» Technische Informatik (TIB) Maschinenbau-Automatisierungstechnik (MAP)» Basisstudiengang:» Maschinenbau / Entwicklung und Produktion (MBB/EP) Elektrotechnik-Informationstechnik (EIP)» Basisstudiengang:» Mechatronik / Elektrotechnik, Elektrische Anlagen (ETB/AE) Versorgungstechnik-Maschinenbau (VMP)» Basisstudiengang:» Gebäude-, Energie- und Umwelttechnik / Gebäudetechnik (GUB/GT) Hochschule Esslingen - Fakultät Grundlagen 64

65 Polyvalenter Abschluss Wissenschaftlicher Lehrer an einer beruflichen Schule (Technisches Gymnasium, Berufskolleg, Technikerschule, Meisterschule ) Referendariat / Vorbereitungsdienst Master-Studiengang Berufspädagogik/ Ingenieurwissenschaften Promotion Industrie / Wirtschaft Einsatzbereiche: + Aus- und Weiterbildung + Fachbereich + Vertrieb + Qualitätsmanagement + Technischer Einkauf + Bachelor-Studiengang Ingenieurpädagogik (EIP, FMP, IEP, MAP und VMP) Hochschule Esslingen - Fakultät Grundlagen 65

66 Praxisbeispiel Umsetzung NwT in der Schule Hochschule Esslingen Standort Göppingen - Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik 21. Februar

67 Naturwissenschaft und Technik Umsetzung am Freihof-Gymnasium in Göppingen

68 NwT NwT wird seit dem Schuljahr 2007/08 in den Klassenstufen 8, 9, und 10 landesweit unterrichtet. Ab dem Schuljahr 2013/14 wird NwT am Freihof- Gymnasium schon ab Klasse 6 unterrichtet. (Versuchsschule).

69 NwT Warum NwT1 schon ab Klasse 6? gleichgewichtige Spezialisierung früher Beginn vorteilhaft Verknüpfung mit NP und NwT2 Vernetzung mit Ph/Ch/B/Geo Soft Skills moderne Medien Klassenlehrerprinzip

70 NwT Räumlichkeiten und Ausstattung NwT-Raum 1

71 NwT-Raum 2 NwT

72 NwT Themen in Klasse 6 Lego Mindstorms Solarheizung (Energieumwandlung) Bionik Teil 1: Fliegen Tauchboot UMT- Technik Hydraulik und Pneumatik Gewässerstrukturanalyse, Versuche mit fließendem Wasser

73 NwT Themen in Klasse 7 Hydraulik und Pneumatik Teil 2 Lego Mindstorms Teil 2: Kombination von Sensoren mit Mechanik UMT-Technik: Solarauto, hydraulisch gesteuerter Roboterarm Bionik Teil 2: Skelett, Brückenbau Wetter Teil 1: Messgerätebau Fahrradtechnik

74 NwT Themen in Klasse 8 Astronomie Wetter Teil 2 Schall und Hören

75 NwT Themen in Klasse 9 Biotechnologie Automatisierungstechnik MecLab Technisches Zeichnen/CAD

76 NwT Themen in Klasse 10 Wasser Roboterprogrammierung mit qfix Geologie

77 NwT Spiralcurriculum: Beispiel Hydraulik/Pneumatik NP Kl.5 NwT1 Kl.6 NwT1 Kl.7 NwT2 Kl.9 Flüssigkeiten/ Gase: Versuche mit der Einmalspritze Kraftübertragung mit Luft und Wasser: z.b. Baggerschaufel Einführung in Pneumatik: Festo Pneumatik Pneumatik in der Automatisierungstechnik: Arbeiten mit Festo MecLab

78 Ausblick Ausblick NwT- Bildungshaus 21. Februar

79 Technolino (3-6) Kinderuni (8-12) Pfiffikus (9-10) Mutter-Tochter (10-12) First-Lego-League (10-16) SIA (17-18) Technikfreundliche Stadt Ingenieurpädagogik TRE-NwT GuT KoScHT Schule und Technik NwT-Bildungshaus Versuchseinrichtungen und technische Aufbauten / Erprobung von neuen Lehr- und Lernformen / Elternfortbildung Schüler Student Lehrer 21. Februar

80 Begeisterung wecken Ich habe Dir diese Dinge erzählt, um Dir zu zeigen, wie begeistert die Schüler auf die höchsten Dinge zulaufen würden, wenn jemand sie ermuntern, wenn jemand sie entzünden würde.. Seneca 21. Februar

81 Fragen? Hochschule Esslingen - Standort Göppingen - Fakultät Grundlagen 21. Februar

82 Impressionen 21. Februar

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