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Elektronik

Vorbemerkungen

Fachliche Vorbemerkungen
Die Schülerinnen und Schüler stehen vor der Herausforderung, sich in einer ständig wandelnden Welt zurechtzufinden, die von elektronischen Geräten und deren Systemen geprägt ist. Elektronik findet sich in vielen modernen Geräten und Systemen wieder. So zum Beispiel in der Unterhaltungselektronik, dem Mobiltelefon oder auch komplexeren Systemen wie der Automatisierung oder Smarthome. Im Fach „Elektronik“ gewinnen die Schülerinnen und Schüler Fähigkeiten, die ihnen ein grundlegendes Verständnis über die Funktionsweise eines elektronischen Gerätes vermitteln. Sie erhalten ein Verständnis für die in alle Lebensbereiche eingreifende Elektronik.
Als Voraussetzung für das Fach „Elektronik“ sollte neben mathematischem Grundlagenwissen auch ein allgemeines Verständnis für Technik vorhanden sein. Elektrotechnisches Grundwissen ist nicht vorausgesetzt.
Im zweijährigen Berufskolleg für Informations- und Kommunikationstechnik liefert das Fach Elektronik im ersten Schuljahr die notwendigen elektrotechnischen und elektronischen Grundkenntnisse für die im Mittelpunkt stehenden Fächer Informationstechnik und Kommunikationstechnik. Hierbei ist das Verständnis über elektronische Grundschaltungen und die Wirkweise von elektronischen Bauelementen die Voraussetzung für eine Vielzahl an informations- und kommunikationstechnischen Systemen. Auf der Grundlage der Einführung in die elektronischen Grundlagen (BPE 1) erschließen die Schülerinnen und Schülern grundlegende Kenntnisse zu elektronischen Bauelementen und Grundschaltungen (BPE 2).
Die Schülerinnen und Schüler ermitteln die Zusammenhänge der Grundgrößen rechnerisch und grafisch und wenden diese Erkenntnisse auf einfache elektronische Schaltungen an. Des Weiteren erfolgt eine Ausweitung der Kenntnisse auf die Wirkungsweise von Bauelementen der Elektronik. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben das Zusammenwirken von aktiven und passiven Bauelementen in elektronischen Schaltungen und wenden ihre Kenntnisse an, indem sie geeignete Bauelemente auswählen und bemessen. Sie erläutern, dass ein elektronisches System eine Zusammenführung von Grundschaltungen darstellt, die – auf ihre Wirkungsweise reduziert – einzeln analysiert werden können.
Die Verzahnung zwischen Theorie und Praxis ist ein wesentlicher Bestandteil im zweijährigen Berufskolleg und im Besonderen im Fach „Elektronik“. Die im Fach „Elektronik“ vermittelten Kenntnisse werden durch praktische Versuche und Aufbauten im Fach „Praktikum Elektronik“ vertieft. Durch diese Verbindung und die daraus entstehenden Handlungskompetenzen werden die Schülerinnen und Schüler auf die zukünftige Arbeitswelt vorbereitet.

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 in jeweils einer 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; eine Operatorenliste ist 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 fächer- und bildungsgangspezifischen Besonderheiten sowie 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 im Rahmen der Besonderen Lernleistungen erbrachten Leistungen, Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.

Schuljahr 1

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

30

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht

z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Unterschiedliche Lichtschaltungen
Entwicklung eines Netzteils (klassisches Netzteil, Steckernetzteil, PC-Netzteil) im realen Aufbau oder über Simulationsprogramm am PC
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 1

Elektrotechnische Grundlagen

40

Die Schülerinnen und Schüler stellen die Zusammenhänge zwischen den elektrischen Grundgrößen dar. Sie berechnen einfache Grundschaltungen und verwenden dabei die in der Technik üblichen Darstellungsarten und Basiseinheiten. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben das elektrische Verhalten von Bauteilen fachsprachlich korrekt, beurteilen es mit Kennlinien und übertragen die Erkenntnisse auf technische Aufgabenstellungen. Die Schülerinnen und Schüler ermitteln das Wechselspannungsverhalten unterschiedlicher Signalformen und berechnen deren Kenngrößen.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die elektrischen Grundgrößen und strukturieren deren Zusammenhänge.

Elektrische Grundgrößen

Elektrische Ladung/Potenzial
Potenzialdifferenzen
Spannungserzeugung und Verbrauch

Stromarten/Stromdichte

Elektrischer Widerstand und Leitwert

Leitungswiderstand

Temperaturabhängigkeit des Widerstands

Elektrische Arbeit
z. B. Energieinhalt einer Batterie
Elektrische Leistung
Energiekostenberechnung
Wirkungsgrad

SI-Basisgrößen und ‑Basiseinheiten

BPE 1.2

Die Schülerinnen und Schüler erklären das Verhalten elektrischer Grundschaltungen und beschreiben deren elektrische Grundgrößen mit ihren Einheiten. Sie leiten Gesetzmäßigkeiten theoretisch ab. Sie entwickeln elektrische Grundschaltungen eventuell mit Simulationsprogrammen.

Elektrische Grundschaltungen

  • elektrischer Stromkreis

  • Ohm'sches Gesetz
Herleitung von Gesetzmäßigkeiten, \(I=f(U)\)
\(I=f(R)\)
  • Reihenschaltung
z. B. unbelasteter Spannungsteiler
  • Parallelschaltung

  • gemischte Schaltungen
z. B. belasteter Spannungsteiler

BPE 1.3

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Wechselspannungen und -ströme mit Fachbegriffen, Kenngrößen und Formeln. Sie analysieren Signalverläufe und bestimmen deren Eigenschaften.

Grundbegriffe der Wechselstromtechnik

  • Kurvenformen Sinus, Rechteck

  • Mischspannung
Gleichspannungs-Offset
  • Augenblicks- und Scheitelwert
\(u(t)\)
\(\hat{U}\)
  • Periodendauer, Frequenz, Kreisfrequenz
\(T\), \(f=\frac{1}{T}\), \(\omega = 2\cdot \pi\cdot f\)
  • Funktionsgleichung
\(u(t)=\) \(\hat{U}\) \(\cdot sin({\omega t})\)
  • Mittel- und Effektivwert
arithmetischer Mittelwert, quadratischer Mittelwert

BPE 2

Elektronische Bauelemente und Grundschaltungen

35

Die Schülerinnen und Schüler erklären und planen Schaltungen aus den Grundelementen Widerstand, Diode, LED und Transistor. Sie bestimmen aus Datenblättern und Kennlinien bauteiltypische Informationen. Sie beschreiben das grundlegende Verhalten eines Operationsverstärkers und analysieren Grundschaltungen des Operationsverstärkers. Sie untersuchen Schaltungen zur Erzeugung von Gleichspannungen und ordnen deren Verhalten ein.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler analysieren das Verhalten von zweipoligen Halbleiterbauteilen anhand von Datenblättern und Kennlinien. Sie erklären die unterschiedlichen Funktionsprinzipien in Gleichrichterschaltungen. Sie bestimmen mithilfe von Kennlinien Arbeitspunkteinstellungen und bestimmen Vorwiderstände.

Grundlagen der Halbleitertechnik
p-Dotierung, n-Dotierung
Diode, Z-Diode, LED

  • I(U)-Kennlinie
Leistungshyperbel
  • Gleichrichterschaltungen
E1U, B2U
  • Arbeitspunkteinstellung mit Vorwiderstand
Strombegrenzung bei Z-Diode und LED, grafische Lösungsfindung

BPE 2.2

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Funktionsweise des Transistors als Schalter. Sie analysieren und planen Transistorschaltungen.

NPN-Bipolartransistor

  • Funktionsprinzip

  • Anwendung als Schalter

  • Berechnungen von Transistorschaltungen
z. B. Schaltungsbeispiele mit Berechnung des Basisvorwiderstandes, Übersteuerungsfaktor
N-Kanal-MOSFET

  • Funktionsprinzip
z. B. Vorteile des FET
  • Anwendung als Schalter
Betrachtung der Verlustleistung

BPE 2.3

Die Schülerinnen und Schüler analysieren und erklären die Funktion einfacher Schaltungen mit Operationsverstärkern. Sie bestimmen fehlende Bauteile und berechnen Ein- und Ausgangsgrößen.

Kenngrößen und Eigenschaften von Operationsverstärkern
ideale und reale Betrachtung
Grundschaltungen

  • Komparator

  • invertierender Verstärker

  • nicht invertierender Verstärker

  • Summierverstärker

Anwendungen
z. B. Operationsverstärker als Schwellwertschalter, Verstärkung einer Sensorspannung, Verstärkung von Audiosignalen

BPE 2.4

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Grundschaltungen zur Erzeugung von Gleichspannung und deren Optimierung.

Erzeugung

  • Prinzipien der Gleichspannungsversorgung
Blockschaltbild
  • Spannungsglättung
z. B. Glättungskondensator
  • Grundschaltungen zur Spannungsstabilisierung
z. B. Z-Diode, Festspannungsregler

Zeit für Leistungsfeststellung

15

105

120

Operatorenliste

In den Zielformulierungen der Bildungsplaneinheiten werden Operatoren (= handlungsleitende Verben) verwendet. Diese Zielformulierungen legen fest, welche Anforderungen die Schülerinnen und Schüler in der Regel erfüllen. Zusammen mit der Zuordnung zu einem der drei Anforderungsbereiche (AFB; I: Reproduktion, II: Reorganisation, III: Transfer/Bewertung) dienen Operatoren einer Präzisierung der Zielformulierungen. Dies sichert das Erreichen des vorgesehenen Niveaus und die angemessene Interpretation der Standards.

Anforderungsbereiche


Anforderungsbereiche:
Anforderungsbereich I umfasst die Reproduktion und die Anwendung einfacher Sachverhalte und Fachmethoden, das Darstellen von Sachverhalten in vorgegebener Form sowie die Darstellung einfacher Bezüge.
Anforderungsbereich II umfasst die Reorganisation und das Übertragen komplexerer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Anwendung von technischen Kommunikationsformen, die Wiedergabe von Bewertungsansätzen sowie das Herstellen von Bezügen, um technische Problemstellungen entsprechend den allgemeinen Regeln der Technik zu lösen.
Anforderungsbereich III umfasst das problembezogene Anwenden und Übertragen komplexer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Auswahl von Kommunikationsformen, das Herstellen von Bezügen und das Bewerten von Sachverhalten.
Operator Erläuterung Zuordnung
Anforderungsbereiche
ableiten
auf der Grundlage relevanter Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen
II
abschätzen
auf der Grundlage von begründeten Überlegungen Größenordnungen angeben
II
analysieren, untersuchen
für eine gegebene Problem- oder Fragestellung systematisch bzw. kriteriengeleitet wichtige Bestandteile, Merkmale oder Eigenschaften eines Sachverhaltes oder eines Objektes erschließen und deren Beziehungen zueinander darstellen
II
anwenden, übertragen
einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen
II, III
aufbauen
Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren
II
aufstellen
fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln
II
auswerten
Informationen (Daten, Einzelergebnisse o. a.) erfassen, in einen Zusammenhang stellen und daraus zielgerichtete Schlussfolgerungen ziehen
II, III
begründen
Sachverhalte oder Aussagen auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge oder weitere nachvollziehbare Argumente zurückführen
II
benennen, nennen, angeben
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen
I
beraten
eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen
III
berechnen
Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen
II
beschreiben
Strukturen, Situationen, Zusammenhänge, Prozesse und Eigenschaften genau, sachlich, strukturiert und fachsprachlich richtig mit eigenen Worten darstellen, dabei wird auf Erklärungen oder Wertungen verzichtet
I, II
bestimmen
Sachverhalte und Inhalte prägnant und kriteriengeleitet darstellen
I
bestätigen, beweisen, nachweisen, überprüfen, prüfen
die Gültigkeit, Schlüssigkeit und Berechtigung einer Aussage (z. B. Hypothese, Modell oder Naturgesetz) durch ein Experiment, eine logische Herleitung oder sachliche Argumentation belegen bzw. widerlegen
III
beurteilen, Stellung nehmen
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf Fachwissen sowie fachlichen Methoden und Maßstäben begründete Position über deren Sinnhaftigkeit vertreten
III
bewerten, kritisch Stellung nehmen
zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf gesellschaftlich oder persönliche Wertvorstellungen begründete Position über deren Annehmbarkeit vertreten
III
charakterisieren
spezifischen Eigenheiten von Sachverhalten, Objekten, Vorgängen, Personen o. a. unter leitenden Gesichtspunkten herausarbeiten und darstellen
II
darstellen, darlegen
Sachverhalte, Strukturen, Zusammenhänge, Methoden oder Ergebnisse etc. unter einer bestimmten Fragestellung in geeigneten Kommunikationsformaten strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben
I, II
diskutieren, erörtern
Pro- und Kontra-Argumente zu einer Aussage bzw. Behauptung einander gegenüberstellen und abwägen
III
dokumentieren
Entscheidende Erklärungen, Herleitungen und Skizzen zu einem Sachverhalt bzw. Vorgang angeben und systematisch ordnen
I, II
durchführen
eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen
I, II
einordnen, ordnen, zuordnen, kategorisieren, strukturieren
Begriffe, Gegenstände usw. auf der Grundlage bestimmter Merkmale systematisch einteilen; so wird deutlich, dass Zusammenhänge unter vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten begründet hergestellt werden
II
empfehlen
Produkte und Verhaltensweisen kunden- und situationsgerecht vorschlagen
II
entwickeln, entwerfen, gestalten
Wissen und Methoden zielgerichtet und ggf. kreativ miteinander verknüpfen, um eine eigenständige Antwort auf eine Annahme oder eine Lösung für eine Problemstellung zu erarbeiten oder weiterzuentwickeln
III
erklären
Strukturen, Prozesse oder Zusammenhänge eines Sachverhalts nachvollziehbar, verständlich und fachlich begründet zum Ausdruck bringen
I, II
erläutern
Wesentliches eines Sachverhalts, Gegenstands, Vorgangs etc. mithilfe von anschaulichen Beispielen oder durch zusätzliche Informationen verdeutlichen
II
ermitteln
einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren
I, II
erschließen
geforderte Informationen herausarbeiten oder Sachverhalte herleiten, die nicht explizit in dem zugrunde liegenden Material genannt werden
II
formulieren
Gefordertes knapp und präzise zum Ausdruck bringen
I
herstellen
nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen
II, III
implementieren
Strukturen und/oder Prozesse mit Blick auf gegebene Rahmenbedingungen, Zielanforderungen sowie etwaige Regeln in einem System umsetzen
II, III
informieren
fachliche Informationen zielgruppengerecht aufbereiten und strukturieren
II
interpretieren, deuten
auf der Grundlage einer beschreibenden Analyse Erklärungsmöglichkeiten für Zusammenhänge und Wirkungsweisen mit Blick auf ein schlüssiges Gesamtverständnis aufzeigen
III
kennzeichnen
Markierungen, Symbole, Zeichen oder Etiketten anbringen, die geltenden Konventionen und/oder gesetzlichen Vorschriften entsprechen
II
optimieren
einen gegebenen technischen Sachverhalt, einen Quellcode oder eine gegebene technische Einrichtung so verändern, dass die geforderten Kriterien unter einem bestimmten Aspekt erfüllt werden
II, III
planen
die Schritte eines Arbeitsprozesses antizipieren und eine nachvollziehbare ergebnisorientierte Anordnung der Schritte vornehmen
III
präsentieren
Sachverhalte strukturiert, mediengestützt und adressatengerecht vortragen
II
skizzieren
Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und übersichtlich darstellen
I
übersetzen
einen Sachverhalt oder einzelne Wörter und Phrasen wortgetreu in einer anderen Sprache wiedergeben
II
validieren, testen
Erbringung eines dokumentierten Nachweises, dass ein bestimmter Prozess oder ein System kontinuierlich eine Funktionalität/Produkt erzeugt, das die zuvor definierten Spezifikationen und Qualitätsmerkmale erfüllt
I
verallgemeinern
aus einer Einsicht eine Aussage formulieren, die für verschiedene Anwendungsbereiche Gültigkeit besitzt
II
verdrahten
Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss‑/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden
I, II
vergleichen, gegenüberstellen, unterscheiden
nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten problembezogen Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und gegenüberstellen sowie auf dieser Grundlage ggf. ein gewichtetes Ergebnis formulieren
II
wiedergeben
wesentliche Information und/oder deren Zusammenhänge strukturiert zusammenfassen
I
zeichnen
einen beobachtbaren oder gegebenen Sachverhalt mit grafischen Mitteln und ggf. unter Einhaltung von fachlichen Konventionen (z. B. Symbole, Perspektiven etc.) darstellen
I, II
zeigen, aufzeigen
Sachverhalte, Prozesse o. a. sachlich beschreiben und erläutern
I, II
zusammenfassen
das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben
I, II

Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg

Stuttgart, 07.09.2024
Bildungsplan für das Berufskolleg
hier: Berufskolleg Informationstechnik
Berufskolleg für technische Assistenten (Bildungsplan zur Erprobung)
Vom
Aktenzeichen KM 41-6623-3/4/1

I.

II.

Für das Berufskolleg gilt der als Anlage beigefügte Bildungsplan.
Der Bildungsplan gilt
für das Schuljahr 1 ab 1. August 2023.

Elektronik – Bildungsplan zur Erprobung
Bildungsplan für das Berufskolleg
Informationstechnische Assistenten

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