Vor­be­mer­kun­gen

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  Pro­fil­über­grei­fen­des Bil­dungs­ziel des Tech­ni­schen Gym­na­si­ums
  Wenn Tech­nik als Teil­be­reich der Kul­tur mehr und mehr den All­tag und die Zu­kunft der Ar­beit und der Ge­sell­schaft als Gan­zes prägt, dann kommt dem Er­werb tech­ni­scher Kom­pe­ten­zen, der Aus­ein­an­der­set­zung mit den Mög­lich­kei­ten der Tech­nik, den sich aus ih­rem Ein­satz er­ge­ben­den Fol­gen so­wie den wirt­schaft­li­chen As­pek­ten, die in der Tech­nik lie­gen, ei­ne be­son­de­re Rol­le zu. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler der Tech­ni­schen Gym­na­si­en sol­len Tech­nik nicht nur als Mit­tel zu ei­nem Ziel oder als Form me­tho­disch-plan­vol­len Han­delns be­grei­fen, son­dern be­fä­higt wer­den, die in der Welt ab­lau­fen­den tech­ni­schen Vor­gän­ge ganz­heit­lich zu er­fas­sen, um sie in ein ziel­ge­rich­te­tes und ver­ant­wort­li­ches Han­deln ein­bin­den zu kön­nen.
  Zu­kunfts­fä­hi­ge tech­ni­sche Lö­sun­gen er­for­dern ne­ben fun­dier­tem tech­ni­schem Fach­wis­sen ver­stärkt Hand­lungs­kom­pe­tenz, die auf fach­li­chen, per­so­na­len, me­tho­di­schen und so­zia­len Kom­pe­ten­zen be­ruht, so­wie sys­te­mi­sche Denk- und Ar­beits­wei­sen, um auch bei kom­ple­xen Pro­blem­stel­lun­gen selbst­stän­dig, ra­tio­nal und re­flek­tiert han­deln und so­mit er­folg­rei­che und nach­hal­tig wirk­sa­me Ent­schei­dun­gen tref­fen zu kön­nen. Das Tech­ni­sche Gym­na­si­um stellt dies un­ter Be­rück­sich­ti­gung der He­te­ro­ge­ni­tät der Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit sei­nem wis­sen­schafts­pro­pä­deu­ti­schen An­satz si­cher und schafft in die­sem Sin­ne die Vor­aus­set­zun­gen für das Stu­di­um an Uni­ver­si­tä­ten. Zu­dem er­mög­licht es ei­ne ver­tief­te Pro­fi­lie­rung für an­spruchs­vol­le Tä­tig­kei­ten und Füh­rungs­po­si­tio­nen im Be­reich na­tur­wis­sen­schaft­lich-tech­ni­scher, ge­stal­te­risch-tech­ni­scher so­wie wirt­schafts­tech­nisch ge­präg­ter be­ruf­li­chen Tä­tig­kei­ten. Der Er­werb tech­nik­wis­sen­schaft­li­cher Grund­kom­pe­ten­zen durch die Ver­zah­nung von Theo­rie und Pra­xis – ins­be­son­de­re im Pro­fil­fach – stellt hier­bei ein be­son­de­res Merk­mal der Tech­ni­schen Gym­na­si­en dar.
  Un­ter dem As­pekt der Bil­dung zur nach­hal­ti­gen Ent­wick­lung wird im Tech­ni­schen Gym­na­si­um das Be­wusst­sein ge­schaf­fen, dass tech­ni­sche Sys­tem­lö­sun­gen an­hand öko­no­mi­scher, ethi­scher und öko­lo­gi­scher Kri­te­ri­en be­ur­teilt so­wie im ge­samt­ge­sell­schaft­li­chen Kon­text be­trach­tet wer­den müs­sen.
  

  
  Fach­be­zo­ge­ne Vor­be­mer­kun­gen
  

  
  1. Fach­spe­zi­fi­scher Bil­dungs­auf­trag (Bil­dungs­wert des Fa­ches)
  Zu­kunfts­fä­hi­ge tech­ni­sche Lö­sun­gen er­for­dern ne­ben fun­dier­tem tech­ni­schem Fach­wis­sen ver­stärkt ver­netz­tes Den­ken, um auch bei kom­ple­xen Pro­blem­stel­lun­gen er­folg­rei­che und nach­hal­tig wirk­sa­me Ent­schei­dun­gen tref­fen zu kön­nen. Die Me­cha­tro­nik ver­knüpft die In­ge­nieur­wis­sen­schaf­ten Elek­tro­tech­nik und Ma­schi­nen­bau und stellt die Funk­tio­na­li­tät von kom­ple­xen tech­ni­schen Sys­te­men si­cher, in­dem me­cha­ni­sche, elek­tro­ni­sche und da­ten­ver­ar­bei­ten­de Kom­po­nen­ten ver­knüpft wer­den.
  Ziel­set­zung des Pro­fils Me­cha­tro­nik ist es, die in tech­ni­schen Pro­duk­ten und in der be­trieb­li­chen Pra­xis gän­gi­ge Ver­bin­dung von Ma­schi­nen­bau und Elek­tro­tech­nik auch im Un­ter­richt ab­zu­bil­den. Da­her sind in den pro­fil­be­zo­ge­nen Fä­chern ne­ben den klas­si­schen The­men aus die­sen bei­den In­ge­nieur­dis­zi­pli­nen auch Ele­men­te des in­ter­dis­zi­pli­nä­ren Zu­sam­men­wir­kens der Me­cha­tro­nik ent­hal­ten. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­wer­ben da­durch Fä­hig­kei­ten, die ih­nen die sys­te­mi­sche Denk- und Ar­beits­wei­se der In­ge­nieur­wis­sen­schaf­ten er­schlie­ßen und so­mit ei­nen wis­sen­schafts­pro­pä­deu­ti­schen An­satz si­cher­stel­len.
  

  
  2. Fach­li­che Aus­sa­gen zum Kom­pe­ten­z­er­werb, pro­zess­be­zo­ge­ne Kom­pe­ten­zen
  Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­wer­ben und ver­tie­fen im Pro­fil­fach ei­ne um­fas­sen­de Hand­lungs­kom­pe­tenz mit den Di­men­sio­nen der sach­li­chen, me­tho­di­schen, so­zia­len und per­so­na­len Kom­pe­tenz. Die­se zu­grun­de­lie­gen­den Kom­pe­tenz­be­grif­fe sind in den ein­heit­li­chen Prü­fungs­an­for­de­run­gen in der Ab­itur­prü­fung Tech­nik (Be­schluss der Kul­tus­mi­nis­ter­kon­fe­renz i. d. F. vom 16.11.2006) aus­führ­lich be­schrie­ben und er­läu­tert.
  Wei­te­re Zie­le des Un­ter­richts sind im Ein­zel­nen:
  

  • tech­ni­sches Grund­la­gen­wis­sen aus den Be­rei­chen Ma­schi­nen­bau und Elek­tro­tech­nik so­wie
  • des Zu­sam­men­wir­kens bei­der in der Me­cha­tro­nik am Bei­spiel aus­ge­wähl­ter The­men zu ver­mit­teln zur Er­lan­gung ei­ner um­fas­sen­den Fach­kom­pe­tenz,
  • ty­pi­sche Ar­beits­me­tho­den wie Ana­ly­sie­ren, Pro­blem lö­sen, ex­pe­ri­men­tel­les Ar­bei­ten so­wie Mo­dell­bil­dung und ‑be­wer­tung ein­zu­set­zen zur Er­lan­gung ei­ner aus­ge­präg­ten Me­tho­den­kom­pe­tenz,
  • dis­zi­plin­über­grei­fen­de Fach­spra­che an­zu­wen­den,
  • die Ein­sicht zu ver­mit­teln, dass die Rea­li­sie­rung tech­ni­scher Ide­en von ei­ner Viel­zahl von Fak­to­ren wie z. B. von Werk­stof­fen, Fer­ti­gungs­ver­fah­ren, öko­no­mi­schen und öko­lo­gi­schen As­pek­ten oder ge­sell­schaft­li­cher Ak­zep­tanz ab­hängt so­wie
  • durch ver­ant­wor­tungs­be­wuss­tes Han­deln und Be­ach­tung von Um­welt­schutz und Si­cher­heits­vor­schrif­ten ne­ga­ti­ve Aus­wir­kun­gen des Ar­beits­pro­zes­ses auf die Um­welt zu mi­ni­mie­ren. Bei­des för­dert die Ent­wick­lung ei­ner So­zi­al­kom­pe­tenz.

  
  Im Bil­dungs­plan Me­cha­tro­nik wird der Schwer­punkt auf die fun­dier­te Ver­mitt­lung der tech­ni­schen und phy­si­ka­li­schen Grund­la­gen des Ma­schi­nen­baus und der Elek­tro­tech­nik ge­legt. Wich­ti­ge Mo­dell­vor­stel­lun­gen der ein­zel­nen Fach­dis­zi­pli­nen sol­len nach­hal­tig er­ar­bei­tet und an ak­tu­el­len Bei­spie­len aus der Pra­xis ex­em­pla­risch ver­tieft wer­den. Da­mit wird die ver­netz­te Denk­wei­se in ei­ner di­gi­ta­len Welt ge­för­dert und die Stu­dier­fä­hig­keit im in­ge­nieur­wis­sen­schaft­li­chen Be­reich ge­si­chert.
  

  
  3. Er­gän­zen­de fach­li­che Hin­wei­se
  In den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten des Ma­schi­nen­baus wer­den in der Ein­gangs­klas­se die Grund­la­gen der tech­ni­schen Kom­mu­ni­ka­ti­on, der Werk­stoff­kun­de und der Fer­ti­gungs­tech­nik ver­mit­telt. Im Rah­men der Bil­dungs­plan­ein­heit Fer­ti­gungs- und Prüf­ver­fah­ren er­wer­ben die Schü­le­rin­nen und Schü­ler durch ei­gen­stän­di­ge prak­ti­sche Tä­tig­kei­ten Kennt­nis­se und Fä­hig­kei­ten im Um­gang mit Werk­zeu­gen und Ma­schi­nen in der Werk­statt so­wie mit Prüf­ge­rä­ten bei La­bor­ver­su­chen. Ei­ne deut­li­che Ver­tie­fung mit noch stär­ke­rem fer­ti­gungs­tech­ni­schem Schwer­punkt ist im Wahl­fach Son­der­ge­bie­te der Tech­nik mög­lich. Die Er­gän­zung der Tech­ni­schen Kom­mu­ni­ka­ti­on er­folgt im Fach In­for­ma­tik (TG) durch die ver­pflich­ten­de Bil­dungs­plan­ein­heit CAD I. Ei­ne wei­te­re Ver­tie­fung ist durch das Wahl­mo­dul CAD II mög­lich.
  In der Jahr­gangs­stu­fe 1 er­fah­ren die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in der Bil­dungs­plan­ein­heit Werk­stof­fe II die Mög­lich­kei­ten der ge­ziel­ten Ein­stel­lung von Werk­stof­f­ei­gen­schaf­ten.
  Durch die Bil­dungs­plan­ein­heit En­er­gie­tech­nik sol­len ver­mehrt über­grei­fen­de, sys­tem­tech­ni­sche Kennt­nis­se und Ein­sich­ten ver­mit­telt wer­den. Hier ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen tech­ni­schen Pro­blem­stel­lun­gen und ge­sell­schafts­po­li­ti­schen Fra­ge­stel­lun­gen ken­nen.
  In der Bil­dungs­plan­ein­heit Sta­tik ana­ly­sie­ren die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Be­las­tun­gen ei­nes tech­ni­schen Sys­tems und nut­zen da­zu die in den Fä­chern Ma­the­ma­tik und Phy­sik er­wor­be­nen Kennt­nis­se. Dar­auf auf­bau­end wer­den in der Jahr­gangs­stu­fe 2 in der Bil­dungs­plan­ein­heit Fes­tig­keits­leh­re und Ge­trie­be die be­rech­ne­ten Be­las­tun­gen zur Di­men­sio­nie­rung von Bau­tei­len her­an­ge­zo­gen.
  In den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten der Elek­tro­tech­nik wer­den die Grund­la­gen der Elek­tro­nik, der Wech­sel- und Dreh­strom­tech­nik und der An­triebs­tech­nik fun­diert the­ma­ti­siert. In der Ein­gangs­klas­se wer­den elek­tro­tech­ni­sche Grund­la­gen und elek­tro­ni­sche Bau­tei­le in en­ger Ver­zah­nung von Theo­rie- und La­bor­un­ter­richt aus­führ­lich be­han­delt. Schü­ler­ver­su­che und mess­tech­ni­sche Übun­gen wer­den da­bei in den Theo­rie­un­ter­richt naht­los in­te­griert, um die Chan­ce zu nut­zen, die grund­le­gen­den Zu­sam­men­hän­ge im Sin­ne ei­ner in­di­vi­du­el­len För­de­rung theo­re­tisch und prak­tisch er­fahr­bar zu ma­chen.
  In der Jahr­gangs­stu­fe 1 wird zu­nächst aus­führ­lich der Ope­ra­ti­ons­ver­stär­ker als uni­ver­sell ein­setz­ba­res Bau­teil zur ana­lo­gen Si­gnal­ver­ar­bei­tung the­ma­ti­siert. Grund­le­gen­de Funk­tio­nen elek­tro­ni­scher Schal­tun­gen kön­nen hier­mit ex­em­pla­risch an­schau­lich be­han­delt und mess­tech­nisch un­ter­sucht wer­den. Wich­ti­ge Mo­dell­vor­stel­lun­gen zu den en­er­gie­spei­chern­den Bau­ele­men­ten Kon­den­sa­tor und Spu­le wer­den so ent­wi­ckelt, dass sich dar­aus ei­ne Viel­zahl von prak­ti­schen An­wen­dun­gen ab­lei­ten lässt.
  Auf­bau­end auf den ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­sen wer­den im Be­reich der Wech­sel­strom­tech­nik we­sent­li­che Ef­fek­te wie Pha­sen­ver­schie­bung und Blind­leis­tung be­trach­tet, die auf die En­er­gie­spei­che­rung in Kon­den­sa­tor und Spu­le zu­rück­zu­füh­ren sind. Zum ei­nen kön­nen so tech­ni­sche Maß­nah­men zur Lö­sung der da­bei auf­tre­ten­den Pro­ble­me ent­wi­ckelt wer­den (z. B. Blind­leis­tungs­kom­pen­sa­ti­on) und zum an­de­ren las­sen sich die­se Ef­fek­te in vie­len An­wen­dun­gen auch tech­nisch ge­zielt nut­zen (z. B. Fil­ter­schal­tun­gen).
  Die in der Wech­sel­strom­tech­nik be­han­del­ten Prin­zi­pi­en wer­den in der Jahr­gangs­stu­fe 2 auf das in der elek­tri­schen Ener­gie­ver­sorgung üb­li­che Drei­pha­sen­sys­tem er­wei­tert. Ex­em­pla­risch für die An­triebs­tech­nik und die Nut­zung von Dreh­strom wer­den die Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit dem Auf­bau, der Funk­ti­ons­wei­se und dem Be­triebs­ver­hal­ten des Dreh­stroma­syn­chron­mo­tors (DASM) ver­traut ge­macht. Der DASM stellt zu­gleich ein Bin­de­glied zu den me­cha­tro­ni­schen Sys­te­men dar.
  In den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten der Me­cha­tro­ni­schen Sys­te­me I bis III ent­wi­ckeln die Schü­le­rin­nen und Schü­ler sys­te­ma­ti­sche Stra­te­gi­en zur Lö­sung steue­rungs­tech­ni­scher Pro­blem­stel­lun­gen. In der Ein­gangs­klas­se wer­den Grund­be­grif­fe der Steue­rungs­tech­nik ex­em­pla­risch an­hand der Pneu­ma­tik und Elek­trop­neu­ma­tik er­ar­bei­tet. Zum Ent­wurf spei­cher­pro­gram­mier­ba­rer Steue­run­gen wer­den in der Jahr­gangs­stu­fe 1 grund­le­gen­de Me­tho­den der Di­gi­tal­tech­nik an­ge­wen­det. Mit dem Prin­zip der Schritt­ket­te ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in der Jahr­gangs­stu­fe 2 ei­nen wei­te­ren struk­tu­rier­ten An­satz zur Pro­gram­mie­rung von li­nea­ren Ab­lauf­steue­run­gen ken­nen und rea­li­sie­ren da­mit die An­steue­rung me­cha­tro­ni­scher An­triebs­sys­te­me.
  Die in der Jahr­gangs­stu­fe 2 an­ge­ge­be­nen Wahl­the­men er­mög­li­chen es den Lehr­kräf­ten, in päd­ago­gi­scher Ver­ant­wor­tung je nach In­ter­es­sen­la­ge der Klas­se und den Ge­ge­ben­hei­ten der Schu­le ein neu­es Wis­sens­ge­biet auf­zu­grei­fen.
  Das Pro­fil­fach be­inhal­tet zahl­rei­che An­knüp­fungs­punk­te zum Wahl­fach Son­der­ge­bie­te der Tech­nik und zum Pflicht­fach In­for­ma­tik (TG). Die pro­fil­be­zo­ge­nen Mo­du­le der In­for­ma­tik (TG) grei­fen in­for­ma­ti­ons­tech­ni­sche As­pek­te der Me­cha­tro­nik auf. Um die an­ge­streb­te the­ma­ti­sche Ver­net­zung zwi­schen In­for­ma­tik (TG) und Me­cha­tro­nik zu er­mög­li­chen, ist ei­ne in­ten­si­ve Ab­stim­mung der Fach­lehr­kräf­te er­for­der­lich. Die in­halt­li­chen Be­zü­ge des Fachs Me­cha­tro­nik zu den Fä­chern Ma­the­ma­tik, Phy­sik und Che­mie soll­ten im Un­ter­richt be­rück­sich­tigt und den Schü­le­rin­nen und Schü­lern ein­sich­tig ge­macht wer­den. Die ge­won­ne­nen Er­kennt­nis­se las­sen sich fä­cher­über­grei­fend in den Se­mi­nar­kurs ein­bin­den.
  

  
  Hin­wei­se zum Um­gang mit dem Bil­dungs­plan
  Der Bil­dungs­plan zeich­net sich durch ei­ne In­halts- und ei­ne Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung aus. In je­der Bil­dungs­plan­ein­heit (BPE) wer­den in kur­si­ver Schrift die über­ge­ord­ne­ten Zie­le be­schrie­ben, die durch Ziel­for­mu­lie­run­gen so­wie In­halts- und Hin­weiss­pal­te kon­kre­ti­siert wer­den. In den Ziel­for­mu­lie­run­gen wer­den die je­wei­li­gen fach­spe­zi­fi­schen Ope­ra­to­ren als Ver­ben ver­wen­det. Ope­ra­to­ren sind hand­lungs­in­iti­ie­ren­de Ver­ben, die si­gna­li­sie­ren, wel­che Tä­tig­kei­ten beim Be­ar­bei­ten von Auf­ga­ben er­war­tet wer­den. Die für das je­wei­li­ge Fach re­le­van­ten Ope­ra­to­ren so­wie de­ren fach­spe­zi­fi­sche Be­deu­tung sind je­dem Bil­dungs­plan im An­hang bei­ge­fügt. Durch die kom­pe­tenz­ori­en­tier­te Ziel­for­mu­lie­rung mit­tels die­ser Ope­ra­to­ren wird das An­for­de­rungs­ni­veau be­züg­lich der In­hal­te und der zu er­wer­ben­den Kom­pe­ten­zen de­fi­niert. Die for­mu­lier­ten Zie­le und In­hal­te sind ver­bind­lich und da­mit prü­fungs­re­le­vant. Sie stel­len die Re­gel­an­for­de­run­gen im je­wei­li­gen Fach dar. Die In­hal­te der Hin­weiss­pal­te sind un­ver­bind­li­che Er­gän­zun­gen zur In­halts­spal­te und um­fas­sen Bei­spie­le, di­dak­ti­sche Hin­wei­se und Quer­ver­wei­se auf an­de­re Fä­cher bzw. BPE.
  Der VIP-Be­reich des Bil­dungs­plans um­fasst die Ver­tie­fung, in­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen so­wie Pro­jekt­un­ter­richt. Im Rah­men der hier zur Ver­fü­gung ste­hen­den St­un­den sol­len die Schü­le­rin­nen und Schü­ler best­mög­lich un­ter­stützt und bei der Wei­ter­ent­wick­lung ih­rer per­so­na­len und fach­li­chen Kom­pe­ten­zen ge­för­dert wer­den. Die Fach­leh­re­rin­nen und Fach­leh­rer nut­zen die­se Un­ter­richts­zeit nach ei­ge­nen Schwer­punkt­set­zun­gen auf Ba­sis der fä­cher­spe­zi­fi­schen Be­son­der­hei­ten und nach den Lern­vor­aus­set­zun­gen der ein­zel­nen Schü­le­rin­nen und Schü­ler.
  Der Teil „Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung“ des Bil­dungs­plans be­rück­sich­tigt die Zeit, die zur Vor­be­rei­tung, Durch­füh­rung und Nach­be­rei­tung von Leis­tungs­fest­stel­lun­gen zur Ver­fü­gung steht. Dies kann auch die not­wen­di­ge Zeit für die gleich­wer­ti­ge Fest­stel­lung von Schü­ler­leis­tun­gen (GFS), Nach­be­spre­chung zu Leis­tungs­fest­stel­lun­gen so­wie Feed­back-Ge­sprä­che um­fas­sen.