Berufliche Schulen Berufsschule

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1 Berufliche Schulen Berufsschule Umsetzung der Lernfeld-Lehrpläne Landesinstitut für Schulentwicklung Feinwerkmechaniker/-in Qualitätsentwicklung und Evaluation Lernfeld 7 Bestimmen von technologischen und mechanischen Eigenschaften Schulentwicklung und empirische Bildungsforschung Bildungspläne Stuttgart 2004 H 03/86

2 Redaktionelle Bearbeitung Redaktion: Paul Keßler, LS Stuttgart Gerhard Klein, LS Stuttgart Autor: Peter Krüger Thomas Odenwald Stand: November 2004 Impressum Herausgeber: Druck und Vertrieb: Urheberrecht: Landesinstitut für Schulentwicklung (LS) Rotebühlstraße 131, Stuttgart Fon: Internet: Landesinstitut für Schulentwicklung (LS) Rotebühlstraße 131, Stuttgart Fax Fon: oder Inhalte dieses Heftes dürfen für unterrichtliche Zwecke in den Schulen und Hochschulen des Landes Baden-Württemberg vervielfältigt werden. Jede darüber hinausgehende fotomechanische oder anderweitig technisch mögliche Reproduktion ist nur mit Genehmigung des Herausgebers möglich. Soweit die vorliegende Publikation Nachdrucke enthält, wurden dafür nach bestem Wissen und Gewissen Lizenzen eingeholt. Die Urheberrechte der Copyrightinhaber werden ausdrücklich anerkannt. Sollten dennoch in einzelnen Fällen Urheberrechte nicht berücksichtigt worden sein, wenden Sie sich bitte an den Herausgeber. Bei weiteren Vervielfältigungen müssen die Rechte der Urheber beachtet bzw. deren Genehmigung eingeholt werden. Landesinstitut für Schulentwicklung, Stuttgart 2004

3 Inhaltsverzeichnis Seite 1. Vorwort Intention Anmerkungen der Redaktion 5 2. Aufbau der Handreichung 6 3. Die Ziele im Lernfeld Umsetzungsbeispiel zum Lernfeld 7: Bestimmen von technologischen und mechanischen Eigenschaften Schritt 1: Übersicht über mögliche Lernsituationen Schritt 2: Lernsituationen mit Zielen und Inhalten 15 (einschl. Zuordnungskontrolle) 4.3 Schritt 3: Konkreter Unterricht 25 (einschl. Anlagen) 5. Anhang Auszug aus der Verordnung über die Berufsausbildung zum 33 Feinwerkmechaniker 5.2 Hinweise auf Lernfeld-Literatur im Internet Hinweise auf Bücher, die im Buchhandel erhältlich sind

4 1. Vorwort 1.1 Intention Die neuen KMK-Rahmenlehrpläne für den berufsbezogenen Unterricht der Berufsschule sind in Lernfeldern gegliedert. Lernfelder sind mächtige Einheiten, die auf einer A4-Seite Vorgaben für ca. 80 Unterrichtsstunden festlegen. In Bildungsgangkonferenzen sollen die Lernfelder auf regionale Gegebenheiten übertragen werden. Die vorliegende Handreichung wurde als Hilfe für o.g. Bildungsgangkonferenzen und Lehrer allgemein konzipiert. Die Autoren erhielten folgende Eckwerte für ihre Arbeit: die Lernfelder sind in "handhabbare" Lernsituationen aufzuteilen, jeweils nur mit Bezeichnungen und Stundenangaben, die Lernsituationen sind mit Zielformulierungen und Inhalten zu versehen und mindestens eine Lernsituation ist als vollständige Unterrichtseinheit auszuarbeiten. Dadurch ist die Handreichung einerseits eine Hilfe zur Lösung der konzeptionellen Aufgaben einer Bildungsgangkonferenz und andererseits eine Hilfe zur direkten Umsetzung des Lernfeldkonzeptes im Unterricht

5 1.2 Anmerkungen der Redaktion Die vorliegende Handreichung erhebt keinen Anspruch auf irgendein Attribut. Sie ist eine Hilfe von Kollegen für Kollegen, die im Berufsfeld Metalltechnik Unterricht nach Lernfeldlehrplänen erteilen. Der Leser muss ein gewisses Lernfeld-Verständnis besitzen, denn in der vorliegenden Handreichung wird das Lernfeldkonzept nicht extra erklärt. Lernfeldgrundlagen lassen sich den KMK-Handreichungen zur Rahmenlehrplanarbeit ( ) entnehmen. (Siehe dazu: Auf die pünktliche Verwendung der weiblichen und männlichen Form von Personen wurde verzichtet, damit die Texte schnell und übersichtlich zu handhaben sind. Die Bezeichnungen Zeitrichtwert, Stunden und Stdn. sind Richtwerte für die Anzahl der Unterrichtsstunden. Herr Peter Krüger und Herr Thomas Odenwald sind die Autoren der vorliegenden Handreichung

6 2. Aufbau der Handreichung Die vorliegende Handreichung wurde nach der in Baden-Württemberg vorherrschenden 3-Schritt-Methode entwickelt: 1. Schritt Das mächtige Lernfeld wird in überschaubare Lernsituationen unterteilt. Dadurch entsteht eine Liste mit der Abfolge von aufeinander aufbauenden Lehr/Lernarrangements. 2. Schritt Die Ziele und Inhalte aus dem Lernfeld werden auf die Lernsituationen verteilt, wenn nötig ergänzt und mit Bemerkungen versehen. Dadurch stehen "kleine, überschaubare Lernfelder" zur Verfügung. 3. Schritt Zu mindestens einer Lernsituation wird ein realer Unterrichtsablauf geschildert d. h. ein Beispiel wird beschrieben, das die konzeptionellen Teile der Unterrichtsvorbereitung deutlich macht. Zum Schluss folgen hilfreiche Blätter zum Unterrichtsablauf als Anlagen

7 3. Die Ziele im Lernfeld 7 B e r u f s t h e o r i e (BT) m i t L a b o r u n t e r r i c h t (BTL) u n d W e r k s t a t t u n t e r r i c h t (BTW) Lernfeld 7: Herstellen technischer Teilsysteme 2. Ausbildungsjahr Zeitrichtwert 80 Zielformulierung Die Schülerinnen und Schüler planen die Herstellung technischer Teilsysteme. Dazu lesen sie Gruppen- und Gesamtzeichnungen, Anordnungspläne sowie Stücklisten. Sie erstellen und ändern Skizzen, Einzelteil- und Gruppenzeichnungen sowie Stücklisten und nutzen technische Informationsquellen. Sie teilen technische Systeme nach Funktions- und Baueinheiten ein, ordnen diese Einheiten den Teilfunktionen Stützen, Tragen und Übertragen zu und berechnen die zugehörigen Kenngrößen. Sie leiten aus der Funktion der Teile und den Werkstoffangaben die notwendigen Werkstoffeigenschaften ab. Mit geeigneten Untersuchungsverfahren bestimmen sie die vorliegenden mechanischen und technologischen Eigenschaften. Die Schülerinnen und Schüler planen die Montage der Einzelteile zu Baugruppen und Teilsystemen und wählen die erforderlichen Werkzeuge und Hilfsmittel aus. Sie erstellen Prüfprotokolle, bewerten Prüfergebnisse, optimieren Montageabläufe und berücksichtigen deren Wirtschaftlichkeit. Sie dokumentieren und präsentieren die Ergebnisse. Die Schülerinnen und Schüler beachten die Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes

8 4. Umsetzungsbeispiel zum Lernfeld 7: - 9 -

9 4.1 Übersicht über mögliche Lernsituationen: Lernsituationen (LS) für Berufstheorie (BT) 38 Labor (BTL) 2 Werkstatt (BTW) 28 LS 7.1 Lesen von Gruppen-, Gesamtzeichnungen, Anordnungsplänen, Stücklisten, Montageplänen Zeitrichtwert BT BTL BTW 10 LS 7.2 Einteilung von technischen Systemen nach Funktions- und Baueinheiten 10 LS 7.3 Zuordnung von Funktions-und Baueinheiten zu den Teilfunktionen Stützen, Tragen, Übertragen LS 7.4 Untersuchungsverfahren ableiten und Werkstoffeigenschaften herausfinden LS 7.5 Planen und Durchführen der Montage von Einzelteilen zu Baugruppen und Teilsystemen, Erstellen von Protokollen 4 8 LS 7.6 Montage der Einzelteile zu Baugruppen und Teilsystemen 4 Von den für das Lernfeld 7 vorgesehenen 80 Stunden wurden 68 Stunden eingeplant. Die restlichen 12 Stunden sind für Übungsphasen und Klassenarbeiten vorgesehen. Von der Lernsituation 7.4 wurde ein konkreter Unterrichtsablauf für 2+4 Stunden ausgearbeitet. Für die LS 7.2 und LS 7.6 wurde je ein Arbeitsblatt angefügt

10 Feinwerkmechaniker

11 4.2 Lernsituationen mit Zielen und Inhalten Lernsituation 7.1 Zeitrichtwert: BT 10 Lesen von Gruppen-, Gesamtzeichnungen, Anordnungsplänen, Stücklisten, Montageplänen Beschreibung der Ziele: Die Schülerinnen und Schüler beherrschen die Planung und Vorbereitung der Montage und Demontage technischer Teilsysteme. Dazu lesen sie Gruppen und Gesamtzeichnungen sowie Stücklisten und nutzen technische Informationsquellen. Sie benennen den Ablauf der Arbeitsprozesse und beurteilen Arbeitsergebnisse. Sie beziehen bereits in der Vorbereitungsphase Aspekte des Gesundheits- und Arbeitsschutzes in ihre Überlegungen ein. Inhaltliche Orientierung: Einzelteil-Guppenzeichnungen und Gesamtzeichnungen Skizzen, Anordnungspläne, Stücklisten Bedingungen für das Arbeiten am Montageort unter Berücksichtigung der Vorschriften Montagepläne Montagehilfsmittel Prüfungen während der Montage Gleit-und Wälzlager Transportmittel, Hebezeuge und Montagehilfen Sicherheitsmaßnahmen und deren Prüfung Form- und Lagetoleranzen Justierarbeiten Entsorgung und Recycling bei der Demontage Hinweise: Die Inhalte dieses Lernfeldes werden an einem typischen Beispiel vermittelt, z. B. anhand einer Lagerung. Bemerkungen: Die LS 7.1 bereitet den Schüler für Aufgaben im Bereich der Montage vor. Dazu gehört nicht nur die Fähigkeit Montagepläne zu interpretieren und zu beurteilen und Zusammenstellungszeichnungen zu lesen, sondern auch Montagereihenfolgen aufgrund der technischen Unterlagen festzulegen und notwendige Überprüfungen in einem Montagevorgang zu planen

12 Lernsituation 7.2 Zeitrichtwert: BT 10 Einteilung von technischen Systemen nach Funktions- und Baueinheiten Beschreibung der Ziele: Die Schülerinnen und Schüler teilen technische Systeme nach Funktions- und Baueinheiten ein und ordnen diesen Einheiten den Teilfunktionen Stützen, Tragen und Übertragen zu und berechnen die Kenngrößen. Inhaltliche Orientierung: Einzelteil-, Gruppen- und Gesamtzeichnungen Skizzen, Anordnungspläne, Stücklisten Technische Informationsquellen Funktionsbeschreibungen Gleit- und Wälzlager, Führungen, Federn Bauelemente aus Sinterwerkstoffen ISO-Passungen, Passungssysteme, Passungsauswahl Wärmedehnung Welle-Nabe-Verbindungen Achsen und Wellen Hinweise: Die Schüler eignen sich die Kompetenzen anhand der Funktionsanalyse einer Druckerzeugungsanlage an. (exemplarisches Bsp.).: Bemerkungen: Die Schüler bearbeiten folgende Problemstellung: In der abgebildeten Drucklufterzeugungsanlage wird keine Druckluft erzeugt. Die Anlage soll daraufhin systematisch auf den Fehler hin überprüft werden. Dazu muß das System zunächst in seine Funktions- und Baueinheiten zerlegt werden. (siehe Arbeitsblatt zu LS 7.2)

13 Zuordnungs-Kontrolle für die Berufstheorie (Sie ist zur Qualitätssicherung unbedingt notwendig und gibt Antwort auf die Frage: Wurden alle Ziele und Inhalte des Lernfeldes in den Lernsituationen berücksichtigt?) Lernfeld 7 2. Ausbildungsjahr Zeitrichtwert 80h Herstellen technischer Teilsysteme Zielformulierung Die Schülerinnen und Schüler planen die Herstellung technische Teilsysteme. Dazu lesen sie Gruppen- und Gesamtzeichnungen, Anordnungspläne sowie Stücklisten. LS 7.1 LS 7.2 LS 7.3 Sie erstellen und ändern Skizzen, Einzelteil- und Gruppenzeichnungen sowie Stücklisten und nutzen technische Informationsquellen. LS 7.1 LS 7.2 LS 7.3 Sie teilen technische Systeme nach Funktions- und Baueinheiten ein, ordnen diese Einheiten den Teilfunktionen Stützen, Tragen und Übertragen zu und berechnen die zugehörigen Kenngrößen. S 7.2 Sie leiten aus der Funktion der Teile und den Werkstoffangaben die notwendigen Werkstoffeigenschaften ab. LS 7.3 LS 7.4 Mit geeigneten Untersuchungsverfahren bestimmen sie die vorliegenden mechanischen und technologischen Eigenschaften. LS 7.4 Die Schülerinnen und Schüler planen die Montage der Einzelteile zu Baugruppen und Teilsystemen und wählen die erforderlichen Werkzeuge und Hilfsmittel aus. Sie erstellen Prüfprotokolle, bewerten Prüfergebnisse, optimieren Montageabläufe und berücksichtigen deren Wirtschaftlichkeit. LS 7.5 LS7.6 Sie dokumentieren und präsentieren die Ergebnisse alle LS Die Schülerinnen und Schüler beachten die Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes. alle LS Inhalte Einzelteil-, Gruppen- und Gesamtzeichnungen. LS7.1 LS7.2 LS7.6 Skizzen, Anordnungspläne, Stücklisten LS 7.1 LS7.2 Technische Informationsquellen alle LS Funktionsbeschreibungen alle LS Härten, Vergüten LS 7.4 Härteprüfverfahren, Zugversuch, Kerbschlagversuch LS 7.4 Montagepläne LS 7.5 LS7.6 Montagehilfsmittel LS 7.5 LS7.6 Gleit- und Wälzlager, Führungen, Federn LS 7.3 ISO-Passungen, Passungssysteme, Passungsauswahl LS 7.5 Wärmedehnung LS 7.1 LS/.3 Flächenpressung, Reibung, Auflagerkräfte LS 7.1 LS7.2 LS7.3 Welle-Nabe-Verbindungen LS 7.1 LS7.2 LS7.3 Achsen und Wellen LS 7.1 LS7.2 LS7.3 Kupplungen, Getriebe LS 7.1 LS7.2 LS7.3 Drehfrequenz, Übersetzungsverhältnisse, Zahnradabm. LS 7.1 LS 7.2 Vorrichtungen LS 7.4 Festigkeit LS 7.3 Montagekosten LS 7.5 LS

14 Feinwerkmechaniker

15 4.3 Konkreter Unterricht Unterrichtsbeispiel zu LS 7.4 LF 7 Herstellen technischer Teilsysteme Zeitrichtwert: 80 LS 7.4 Untersuchungsverfahren ableiten und Werkstoffeigenschaften herausfinden Zeitrichtwert: BT12 + BTW 12 Nachfolgend aufbereitet für Zeitrichtwert: BT 2 + BTW 4 Ablauf Bemerkungen BT BTL BTW Die Schüler lernen die verschiedenen Härteprüfverfahren kennen. 2 Stunden in BT sind dafür ausreichend 2 1. Die Schüler wiederholen die Härteprüfverfahren. Lehrerzentriert, fragend entwickelnd 4 (15 ) 2. Die Schüler erarbeiten das 1. Arbeitsblatt. Gruppenarbeit Anlage 1: Blatt Nr.:7.4.1 (10 ) 3. Die Schüler werden in die vor handenen Härteprüfmaschinen eingewiesen. (20 ) 4. Die Schüler führen die 1. Versuchsreihe nach Brinell durch (Werkstoffe). Gruppenarbeit (30 ) 5. Die Schüler werten die Versuchsergebnisse mit Hilfe des Tabellenbuchs und Auswertungstabellen aus. Gruppenarbeit (15 ) 6. Präsentation der Ergebnisse durch den Gruppensprecher. Gruppensprecher (10 )

16 Ablauf Bemerkungen BT BTL BTW 7. Die Schüler protokollieren die Ergenisse in das Arbeitsblatt und beantworten die Fragen. alle Schüler (10 ) 8. Die Schüler erarbeiten das 2. Arbeitsblatt (Härteprüfung nach Rockwell). Gruppenarbeit Anlage 2: Blatt Nr.:7.4.2 (15 ) 9. Die Schüler führen die Versuchsreihe Werkstoffe durch Die Schüler werten den Versuch aus und protokollieren die Versuchsergeb nisse. Gruppenarbeit Gruppenarbeit (15 ) (10 ) 11. Die Schüler führen die 2. Versuchsreihe durch (Probendicke). Gruppenarbeit (10 ) 12. Versuchsauswertung wie Punkt 10 Gruppenarbeit (10 ) 13. Zusammenfassung (Vertiefung) Lehrer/Schüler (10 ) Σ=180 min

17 Anlagen zu LS 6.1 Anlage 1: Blatt Nr.:7.4.1 Aufgabe 1. Härteprüfung nach Brinell Anlage 2: Blatt Nr.:7.4.2 Aufgabe 2. Härteprüfung nach Rockwell

18 Feinwerkmechaniker Anlage 1: Blatt Nr.:7.4.1 Aufgabe 1. Härteprüfung nach Brinell

19 Anlage 2: Blatt Nr.:7.4.2 Aufgabe 2. Härteprüfung nach Rockwell

20 Ohne Ablauf eines konkreten Unterrichts hier nur ein Arbeitsblatt zu LS 7.2: Einteilung von Technischen Systemen nach Funktions-und Baueinheiten Problemstellung: Die nebenstehende Drucklufterzeugungsanlage ist defekt und soll deshalb systematisch auf Fehler geprüft werden Arbeitsaufträge: 2 Ermittelt die folgenden Größen und trage sie in das nachfolgende Schaubild ein: Ein- und Ausgangsgrößen sowie die Hauptfunktion der Druckerzeugungsanlage. 3 Die Subsysteme / Funktionseinheiten aus denen die Druckerzeugungsanlage besteht Die Teilfunktionen, die die Subsysteme / Funktionseinheiten erfüllen. Zerlege die Teilfunktionen in ihre Grundfunktionen Hinweis: Die Nummerierung der Abbildung soll mit der des Schaubilds übereinstimmen. Eingangsgrö- Stoff : Technisches System: Druckerzeugungsanlage Hauptfunktion: Ausgangsgrößen Stoff : Energie: Energie: Information: Information:

21 Ohne Ablauf eines konkreten Unterrichts hier nur ein Arbeitsblatt zu LS 7.6: Montage der Einzelteile zu Baugruppen und Teilsystemen Problemstellung: In einem Kolbenkompressor tritt während der Inbetriebnahme ein lautes Knacken auf. Bei der folgenden Demontage wird sichtbar, dass der Außenring des Rillenkugellagers an der Entlüfterseite völlig deformiert ist. Teilproblem 5: Demontage und Austausch des Lagers Arbeitsaufträge 1: Benennt die erforderlichen Schritte zur Demontage des Lagers. Entwickelt und skizziert eine Vorrichtung zur Demontage des Lagers. Erstellt einen Arbeitsablaufsplan zur Demontage des Lagers. Arbeitsaufträge 2: Benennt die erforderlichen Schritte zur Montage des Lagers. Entwickelt und skizziert eine Vorrichtung zur Montage des Lagers. Erstellt einen Arbeitsablaufsplan zur Montage des Lagers. Hinweise: Die Ursache für die Deformation des Lageraußenrings ist die nicht fachgerechte Montage. Diskutiert über mögliche Ursachen und deren Vermeidung beim Ein- bzw. Ausbau des Lagers und bezieht Eure Überlegungen bei der Konstruktion der Montagebzw. Demontagevorrichtungen mit ein. Bei der Demontage des Lagers an der Kurbelwelle kann es zu konstruktionsbedingten Schwierigkeiten kommen. Erkennt die Schwierigkeiten und leitet Konsequenzen für diesen speziellen Fall ab. Erstellt die Arbeitsablaufspläne zur Montage bzw. Demontage des Lagers in der folgenden tabellarischen Form: Folge Arbeitsvorgang Arbeitsplatz Arbeitsmittel Arbeitswerte / Bemerkungen

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