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Lehrplan

Berufliches Gymnasium

Technik

2007/2014/2019/2020/2022

 

Impressum

Der überarbeitete Lehrplan für das Berufliche Gymnasium tritt am 1. August 2022 in Kraft. 

Die Lehrpläne wurden erstellt durch Lehrerinnen und Lehrer der Beruflichen Gymnasien in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Staatsinstitut für Bildung und Schulentwicklung - Comenius-Institut -.

Eine teilweise Überarbeitung der Lehrpläne erfolgte durch Lehrerinnen und Lehrer der Beruflichen Gymnasien in den Jahren 2014, 2019, 2020 sowie 2022 in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Bildungsinstitut bzw. dem

Landesamt für Schule und Bildung
Standort Radebeul
Dresdner Straße 78 c
01445 Radebeul
https://www.lasub.smk.sachsen.de

Herausgeber:
Sächsisches Staatsministerium für Kultus
Carolaplatz 1
01097 Dresden
https://www.smk.sachsen.de

Teil Grundlagen

Aufbau und Verbindlichkeit der Lehrpläne

Grundstruktur

Im Teil Grundlagen enthält der Lehrplan Ziele und Aufgaben des Beruflichen Gymnasiums, Aussagen zum fächerverbindenden Unterricht sowie zur Entwicklung von Lernkompetenz.

Im fachspezifischen Teil werden für das Fach die allgemeinen fachlichen Ziele ausgewiesen, die für eine Klassen- bzw. Jahrgangsstufe oder für mehrere Jahrgangsstufen als spezielle fachliche Ziele differenziert beschrieben sind und dabei die Prozess- und Ergebnisorientierung sowie die Progression des schulischen Lernens ausweisen.

Lernbereiche, Zeitrichtwerte

In der Klassenstufe 11 und der Jahrgangsstufe 12 sind Lernbereiche mit Pflichtcharakter im Umfang von 26 Wochen verbindlich festgeschrieben, in der Jahrgangsstufe 13 sind 22 Wochen verbindlich festgelegt. Zusätzlich können in jeder Klassen- bzw. Jahrgangsstufe Lernbereiche mit Wahlcharakter im Umfang von zwei Wochen bearbeitet werden. Eine Ausnahme bildet das Fach Mathematik mit verbindlich zu unterrichtenden Wahlpflichtbereichen.

Entscheidungen über eine zweckmäßige zeitliche Reihenfolge der Lernbereiche innerhalb einer Klassen- oder Jahrgangsstufe bzw. zu Schwerpunkten innerhalb eines Lernbereiches liegen in der Verantwortung des Lehrers. Zeitrichtwerte können, soweit das Erreichen der Ziele gewährleistet ist, variiert werden.

tabellarische Darstellung der Lernbereiche

Die Gestaltung der Lernbereiche erfolgt in tabellarischer Darstellungsweise.

Bezeichnung des Lernbereiches Zeitrichtwert

Lernziele und Lerninhalte

Bemerkungen

Verbindlichkeiten der Lernziele und Lerninhalte

Lernziele und Lerninhalte sind verbindlich. Sie kennzeichnen grundlegende Anforderungen in den Bereichen Wissenserwerb, Kompetenzentwicklung und Werteorientierung.

Im Sinne der Vergleichbarkeit von Lernprozessen erfolgt die Beschreibung der Lernziele in der Regel unter Verwendung einheitlicher Begriffe. Diese verdeutlichen bei zunehmendem Umfang und steigender Komplexität der Lernanforderungen didaktische Schwerpunktsetzungen für die unterrichtliche Erarbeitung der Lerninhalte.

Bemerkungen

Bemerkungen haben Empfehlungscharakter. Gegenstand der Bemerkungen sind inhaltliche Erläuterungen, Hinweise auf geeignete Lehr- und Lernmethoden und Beispiele für Möglichkeiten einer differenzierten Förderung der Schüler. Sie umfassen Bezüge zu Lernzielen und Lerninhalten des gleichen Faches, zu anderen Fächern und zu den überfachlichen Bildungs- und Erziehungszielen des Beruflichen Gymnasiums.

Verweisdarstellungen

Verweise auf Lernbereiche des gleichen Faches und anderer Fächer sowie auf überfachliche Ziele werden mit Hilfe folgender grafischer Elemente veranschaulicht:

➔ LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches der gleichen Klassen- bzw. Jahrgangsstufe

 

➔ Kl. 11, LB 2

Verweis auf Lernbereich des gleichen Faches einer anderen Klassen- bzw. Jahrgangsstufe

 

➔ DE, Gk 12, LB 2

Verweis auf Klassen- bzw. Jahrgangsstufe, Lernbereich eines anderen Faches

 

⇒ Lernkompetenz

Verweise auf ein überfachliches Bildungs- und Erziehungsziel des Beruflichen Gymnasiums (s. Ziele und Aufgaben des Beruflichen Gymnasiums)

 

Beschreibung der Lernziele

Einblick gewinnen

Begegnung mit einem Gegenstandsbereich/Wirklichkeitsbereich oder mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden als grundlegende Orientierung, ohne tiefere Reflexion

Kennen

über Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, zu Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden sowie zu typischen Anwendungsmustern aus einem begrenzten Gebiet im gelernten Kontext verfügen

Übertragen

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden in vergleichbaren Kontexten verwenden

Beherrschen

Handlungs- und Verfahrensweisen routinemäßig gebrauchen

Anwenden

Kenntnisse und Erfahrungen zu Sachverhalten und Zusammenhängen, im Umgang mit Lern- und Arbeitstechniken oder Fachmethoden durch Abstraktion und Transfer in unbekannten Kontexten verwenden

Beurteilen/Sich positionieren

begründete Sach- und/oder Werturteile entwickeln und darstellen, Sach- und/oder Wertvorstellungen in Toleranz gegenüber anderen annehmen oder ablehnen, vertreten, kritisch reflektieren und ggf. revidieren

Gestalten/Problemlösen

Handlungen/Aufgaben auf der Grundlage von Wissen zu komplexen Sachverhalten und Zusammenhängen, Lern- und Arbeitstechniken, geeigneten Fachmethoden sowie begründeten Sach- und/oder Werturteilen selbstständig planen, durchführen, kontrollieren sowie zu neuen Deutungen und Folgerungen gelangen

Abkürzungen

In den Lehrplänen des Beruflichen  Gymnasiums werden folgende Abkürzungen verwendet:

AT/BIO Agrartechnik mit Biologie
BIO Biologie
BIT Biotechnik
BT Technik mit dem Schwerpunkt Bautechnik
CH Chemie
DE Deutsch
EF Erschließungsfeld
EBBD European Business Behaviour and Democracy
EL/CH Ernährungslehre mit Chemie
EN Englisch
ETH Ethik
ET Technik mit dem Schwerpunkt Elektrotechnik
FR Französisch
GE/GK Geschichte/Gemeinschaftskunde
GESO Gesundheit und Soziales
Gk Grundkurs
GK Gemeinschaftskunde/Rechtserziehung (Oberschule)
GMT Technik mit dem Schwerpunkt Gestaltungs- und Medientechnik
INF Informatik
IS Informatiksysteme
Jgst. Jahrgangsstufe
Kl. Klassenstufe
KU Kunst
LA Latein
LB Lernbereich
LBW Lernbereich mit Wahlcharakter
LBWP Lernbereich mit Wahlpflichtcharakter (Mathematik)
LDE Lehrerdemonstrationsexperiment
LIT Literatur
Lk Leistungskurs
LMT Lebensmitteltechnologie
MA Mathematik
MBT Technik mit dem Schwerpunkt Maschinenbautechnik
MU Musik
OS Oberschule
PH Physik
POL Polnisch
RE/e Evangelische Religion
RE/k Katholische Religion
RS Realschulbildungsgang
RU Russisch
SE Schülerexperiment
SPA Spanisch
SPO Sport
TE Technik (mit den Schwerpunkten Bautechnik, Elektrotechnik, Gestaltungs- und Medientechnik sowie Maschinenbautechnik)
TSC Tschechisch
UA Umweltanalytik
Ustd. Unterrichtsstunden
VBWL/RW Volks- und Betriebswirtschaftslehre mit Rechnungswesen
WGEO Wirtschaftsgeographie
WGk Wahlgrundkurs
WPRA Wissenschaftliches Praktikum
W/R Wirtschaftslehre/Recht
WT Webtechnologie
2. FS Zweite Fremdsprache (Oberschule)

Die Bezeichnungen Schüler und Lehrer werden im Lehrplan allgemein für Schülerinnen und Schüler bzw. Lehrerinnen und Lehrer gebraucht.

Ziele und Aufgaben des Beruflichen Gymnasiums

Bildungs- und Erziehungsauftrag

Das Berufliche Gymnasium ist eine eigenständige Schulart. Es baut auf einem mittleren Schulabschluss auf und führt nach zentralen Prüfungen zur allgemeinen Hochschulreife. Der Abiturient verfügt über die für ein Hochschulstudium notwendige Studierfähigkeit. Die Entwicklung und Stärkung der Persönlichkeit sowie die Möglichkeit zur Gestaltung des eigenen Lebens in sozialer Verantwortung und die Befähigung zur Mitwirkung in der demokratischen Gesellschaft gehören zum Auftrag des Beruflichen Gymnasiums.

Den individuellen Fähigkeiten und Neigungen der Schüler wird unter anderem durch die Möglichkeit zur eigenen Schwerpunktsetzung entsprochen. Die Schüler entscheiden sich für eine Fachrichtung und damit für das zweite Leistungskursfach. Sie treffen die Wahl des ersten Leistungskursfaches und können unterschiedliche allgemeinbildende und fachrichtungsbezogene Wahlpflicht- und Wahlkurse belegen.

Bildungs- und Erziehungsziele

Vertiefte Allgemeinbildung, Wissenschaftspropädeutik, allgemeine Studierfähigkeit und fachrichtungsspezifische Berufsorientierung sind Ziele des Beruflichen Gymnasiums.

Das Berufliche Gymnasium bereitet junge Menschen darauf vor, selbstbestimmt zu leben, sich selbst zu verwirklichen und in sozialer Verantwortung zu handeln. Im Bildungs- und Erziehungsprozess des Beruflichen Gymnasiums sind

  • der Erwerb intelligenten und anwendungsfähigen Wissens,
  • die Entwicklung von Lern-, Methoden- und Sozialkompetenz und
  • die Werteorientierung

in allen fachlichen und überfachlichen Zielen miteinander zu verknüpfen.

Die überfachlichen Ziele beschreiben darüber hinaus Intentionen, die auf die Persönlichkeitsentwicklung der Schüler gerichtet sind und in jedem Fach konkretisiert und umgesetzt werden müssen.

Eine besondere Bedeutung kommt der politischen Bildung als aktivem Beitrag zur Entwicklung der Mündigkeit junger Menschen und zur Stärkung der Zivilgesellschaft zu.

Als ein übergeordnetes Bildungs- und Erziehungsziel des Beruflichen Gymnasiums ist politische Bildung im Sächsischen Schulgesetz verankert und muss in allen Fächern angemessen Beachtung finden. Zudem ist sie integrativ, insbesondere in den überfachlichen Zielen Werteorientierung, Bildung für nachhaltige Entwicklung, Reflexions- und Diskursfähigkeit sowie Verantwortungsbereitschaft enthalten.

Ausgehend vom mittleren Schulabschluss werden überfachliche Ziele formuliert, die in allen Fächern zu realisieren sind.

Die Schüler eignen sich systematisch intelligentes Wissen an, das von ihnen in unterschiedlichen Zusammenhängen genutzt und zunehmend selbstständig angewendet werden kann. [Wissen]

Sie erwerben berufsbezogenes Wissen und vertiefen wissenschaftspropädeutische Denkweisen und Arbeitsmethoden an Beispielen der arbeitsweltnahen Bezugswissenschaft. [Berufsorientierung]

Sie erweitern ihr Wissen über die Gültigkeitsbedingungen spezifischer Erkenntnismethoden und lernen, dass Erkenntnisse von den eingesetzten Methoden abhängig sind. Dabei entwickeln sie ein differenziertes Weltverständnis. [Methodenbewusstsein]

Die Schüler entwickeln die Fähigkeit weiter, Informationen zu gewinnen, einzuordnen und zu nutzen, um ihr Wissen zu erweitern, neu zu strukturieren und anzuwenden. Sie vertiefen ihre Fähigkeiten, moderne Informations- und Kommunikationstechnologien sicher, sachgerecht, situativ-zweckmäßig, verantwortungs- und gesundheitsbewusst zu nutzen. Sie erweitern ihre Kenntnisse zu deren Funktionsweisen und nutzen diese zur kreativen Lösung von Problemen. [informatische Bildung]

Sie erweitern und vertiefen ihre Kenntnisse über Medien sowie deren Funktions-, Gestaltungs- und Wirkungsweisen. Sie nutzen Medien selbstständig für das eigene Lernen, erfassen und analysieren mediengeprägte Problemstellungen und stärken ihre medienkritische Reflexion. [Medienbildung]

Die Schüler wenden selbstständig und zielorientiert Lernstrategien an, die selbstorganisiertes und selbstverantwortetes Lernen unterstützen und auf lebenslanges Lernen vorbereiten. [Lernkompetenz]

Sie vertiefen erworbene Problemlösestrategien und entwickeln das Vermögen weiter, planvoll zu beobachten, zu beschreiben, zu analysieren, zu ordnen und zu synthetisieren. Sie sind zunehmend in der Lage, problembezogen deduktiv oder induktiv vorzugehen, Hypothesen zu bilden sowie zu überprüfen und gewonnene Erkenntnisse auf einen anderen Sachverhalt zu transferieren. Sie lernen in Alternativen zu denken, Phantasie und Kreativität weiter zu entwickeln und Lösungen auf ihre Machbarkeit zu überprüfen. [Problemlösestrategien]

Sie entwickeln vertiefte Reflexions- und Diskursfähigkeit, um ihr Leben selbstbestimmt und verantwortlich zu führen. Sie lernen, Positionen, Lösungen und Lösungswege kritisch zu hinterfragen. Sie erwerben die Fähigkeit, differenziert Stellung zu beziehen und die eigene Meinung sachgerecht zu begründen. Sie eignen sich die Fähigkeit an, komplexe Sachverhalte unter Verwendung der entsprechenden Fachsprache sowohl mündlich als auch schriftlich logisch strukturiert und schlüssig darzulegen. [Reflexions- und Diskursfähigkeit]

Sie entwickeln die Fähigkeit weiter, effizient mit Zeit und Ressourcen umzugehen, indem sie Arbeitsabläufe zweckmäßig planen und gestalten sowie geistige und manuelle Operationen beherrschen. [Arbeitsorganisation]

Sie vertiefen die Fähigkeit zu interdisziplinärem Arbeiten, bereiten sich auf den Umgang mit vielschichtigen und vielgestaltigen Problemen und Themen vor und lernen, diese mehrperspektivisch zu betrachten. [Interdisziplinarität, Mehrperspektivität]

Sie entwickeln Kommunikations- und Teamfähigkeit weiter. Sie lernen, sich adressaten-, situations- und wirkungsbezogen zu verständigen und erfahren, dass Kooperation für die Problemlösung zweckdienlich ist. [Kommunikationsfähigkeit]

Die Schüler entwickeln die Fähigkeit zu Empathie und Perspektivwechsel weiter und sind bereit, sich für die Rechte und Bedürfnisse anderer einzusetzen. Sie setzen sich mit unterschiedlichen Positionen und Wertvorstellungen auseinander, um sowohl eigene Positionen einzunehmen als auch anderen gegenüber Toleranz zu entwickeln. [Empathie und Perspektivwechsel]

Sie stärken ihre interkulturelle Kompetenz, um offen zu sein, sich mit anderen zu verständigen und angemessen zu handeln. [Interkulturalität]

Die Schüler setzen sich, ausgehend von den eigenen Lebensweltbezügen, einschließlich ihrer Erfahrungen mit der Vielfalt und Einzigartigkeit der Natur, mit lokalen, regionalen und globalen Entwicklungen auseinander. Sie entwickeln die Fähigkeit weiter, Auswirkungen von Entscheidungen auf das Leben der Menschen, die Umwelt und die Wirtschaft zu bewerten. Sie setzen sich bewusst für eine ökologisch, sozial und ökonomisch nachhaltige Entwicklung ein und wirken gestaltend daran mit. Dabei nutzen sie vielfältige Partizipationsmöglichkeiten. [Bildung für nachhaltige Entwicklung]

Die Schüler entwickeln ihre eigenen Wertvorstellungen auf der Grundlage der freiheitlich-demokratischen Grundordnung, indem sie Werte im schulischen Alltag erleben, kritisch reflektieren und diskutieren. Dazu gehören insbesondere Erfahrungen der Toleranz, der Akzeptanz, der Anerkennung und der Wertschätzung im Umgang mit Vielfalt sowie Respekt vor dem Leben, dem Menschen und vor zukünftigen Generationen. Sie stärken ihre Fähigkeit und Bereitschaft, sich vor dem Hintergrund demokratischer Handlungsoptionen aktiv in die freiheitliche Demokratie einzubringen. [Werteorientierung]

Sie entwickeln eine persönliche Motivation für die Übernahme von Verantwortung in Schule und Gesellschaft. [Verantwortungsbereitschaft]

Gestaltung des Bildungs- und Erziehungsprozesses

Der Bildungs- und Erziehungsprozess ist individuell und gesellschaftsbezogen zugleich. Das Berufliche Gymnasium als eine Schulart im Beruflichen Schulzentrum muss als sozialer Erfahrungsraum den Schülern Gelegenheit geben, den Anspruch auf Selbstständigkeit, Selbstverantwortung und Selbstbestimmung einzulösen und Mitverantwortung bei der gemeinsamen Gestaltung schulischer Prozesse zu tragen.

Die Unterrichtsgestaltung wird von einer veränderten Schul- und Lernkultur geprägt. Der Lernende wird in seiner Individualität angenommen, indem seine Leistungsvoraussetzungen, seine Erfahrungen und seine speziellen Interessen und Neigungen berücksichtigt werden. Dazu ist ein Unterrichtsstil notwendig, der beim Schüler Neugier weckt, ihn zu Kreativität anregt und Selbsttätigkeit und Selbstverantwortung verlangt. Durch unterschiedliche Formen der Binnendifferenzierung wird fachliches und soziales Lernen optimal gefördert. Ein vielfältiger Einsatz von traditionellen und digitalen Medien befähigt die Schüler, diese kritisch zu hinterfragen und für das selbstständige Lernen zu nutzen.

Der altersgemäße Unterricht im Beruflichen Gymnasium geht von der Selbsttätigkeit, den erweiterten Erfahrungen und dem wachsenden Abstraktionsvermögen der Schüler aus. Durch eine gezielte Auswahl geeigneter Methoden und Verfahren der Unterrichtsführung ist diesem Anspruch Rechnung zu tragen. Die Schüler des Beruflichen Gymnasiums werden zunehmend an der Unterrichtsgestaltung beteiligt und übernehmen für die zielgerichtete Planung und Realisierung von Lernprozessen Mitverantwortung. Das verlangt von allen Beteiligten Engagement, Gemeinschaftsgeist und Verständnis für andere Positionen.

In der Klassenstufe 11 (Einführungsphase) unterstützt die Schule durch entsprechende Angebote die Schüler bei der Suche nach ihren speziellen Stärken, die ebenso gefördert werden wie der Abbau von Schwächen. Bei der Unterrichtsgestaltung sind Methoden, Strategien und Techniken der Wissensaneignung zu vermitteln und den Schülern in Anwendungssituationen bewusst zu machen. Dadurch sollen die Schüler lernen, ihren Lernweg selbstbestimmt zu gestalten, Lernerfolge zu erzielen und Lernprozesse und -ergebnisse selbstständig und kritisch einzuschätzen.

Die Jahrgangsstufen 12 und 13 (Qualifikationsphase) sind durch das Kurssystem nicht nur mit einer veränderten Organisationsform verbunden, sondern auch mit weiteren, die Selbstständigkeit der Schüler fördernden Arbeitsformen. Der systematische Einsatz von traditionellen und digitalen Medien fördert das selbstgesteuerte, problemorientierte und kooperative Lernen. Unterricht bleibt zwar lehrergesteuert, doch im Mittelpunkt steht die Förderung von Eigenaktivität der jungen Erwachsenen bei der Gestaltung des Lernprozesses. Die Schüler lernen Problemlöseprozesse eigenständig zu organisieren sowie die Ergebnisse eines Arbeitsprozesses strukturiert und in angemessener Form zu präsentieren. Ausdruck dieser hohen Stufe der Selbstständigkeit kann u. a. die Anfertigung einer besonderen Lernleistung (BELL) sein.

Eine von Kooperation und gegenseitigem Verständnis geprägte Lernatmosphäre an der Schule, in der die Lehrer Vertrauen in die Leistungsfähigkeit ihrer Schüler haben, trägt nicht nur zur besseren Problemlösung im Unterricht bei, sondern fördert zugleich soziale Lernfähigkeit.

Unterricht am Beruflichen Gymnasium muss sich noch stärker um eine Sicht bemühen, die über das Einzelfach hinausgeht. Die Lebenswelt ist in ihrer Komplexität nur begrenzt aus der Perspektive des Einzelfaches zu erfassen. Fachübergreifendes und fächerverbindendes Lernen trägt dazu bei, andere Perspektiven einzunehmen, Bekanntes und Neuartiges in Beziehung zu setzen und nach möglichen gemeinsamen Lösungen zu suchen.

Im Beruflichen Gymnasium lernen und leben die Schüler gleichberechtigt miteinander. Der Schüler wird mit seinen individuellen Fähigkeiten, Eigenschaften, Wertvorstellungen und seinem Lebens- und Erfahrungshintergrund respektiert. In gleicher Weise respektiert er seine Mitschüler. Unterschiedliche Positionen bzw. Werturteile werden geäußert und auf der Basis der demokratischen Grundordnung zur Diskussion gestellt.

Wesentliche Kriterien eines guten Schulklimas am Beruflichen Gymnasium sind Transparenz der Entscheidungen, Gerechtigkeit und Toleranz sowie Achtung und Verlässlichkeit im Umgang aller an Schule Beteiligten. Wichtige Partner sind die Eltern, die kontinuierlich den schulischen Erziehungsprozess begleiten und aktiv am Schulleben partizipieren sollen sowie nach Möglichkeit Ressourcen und Kompetenzen zur Verfügung stellen.

Die Schüler sollen dazu angeregt werden, sich über den Unterricht hinaus zu engagieren. Das in ein Berufliches Schulzentrum eingegliederte Berufliche Gymnasium bietet dazu genügend Betätigungsfelder, die von der Arbeit in den Mitwirkungsgremien bis hin zu kulturellen und gemeinschaftlichen Aufgaben reichen.

Die gezielte Nutzung der Kooperationsbeziehungen des Beruflichen Schulzentrums mit Ausbildungsbetrieben, überbetrieblichen Einrichtungen, Kammern und Verbänden sowie Universitäten und Hochschulen bietet die Möglichkeit, den Schülern des Beruflichen Gymnasiums einen Einblick in die berufliche Tätigkeit zu geben. Des Weiteren können auch besondere Lernorte entstehen, wenn Schüler nachbarschaftliche bzw. soziale Dienste leisten. Dadurch werden individuelles und soziales Engagement bzw. Verantwortung für sich selbst und für die Gemeinschaft verbunden.

Schulinterne Evaluation muss zu einem selbstverständlichen Bestandteil der Arbeitskultur der Schule werden. Für den untersuchten Bereich werden Planungen bestätigt, modifiziert oder verworfen. Die Evaluation unterstützt die Kommunikation und die Partizipation der Betroffenen bei der Gestaltung von Schule und Unterricht.

Jedes Berufliche Gymnasium ist aufgefordert, unter Einbeziehung aller am Schulleben Beteiligten ein gemeinsames Verständnis von guter Schule als konsensfähiger Vision aller Beteiligten zu erarbeiten. Dazu werden pädagogische Leitbilder der künftigen Schule entworfen und im Schulprogramm konkretisiert.

Fächerverbindender Unterricht

 

Während fachübergreifendes Arbeiten durchgängiges Unterrichtsprinzip ist, setzt fächerverbindender Unterricht ein Thema voraus, das von einzelnen Fächern nicht oder nur teilweise erfasst werden kann.

Das Thema wird unter Anwendung von Fragestellungen und Verfahrensweisen verschiedener Fächer bearbeitet. Bezugspunkte für die Themenfindung sind Perspektiven und thematische Bereiche. Perspektiven beinhalten Grundfragen und Grundkonstanten des menschlichen Lebens:

Perspektiven

Raum und Zeit

Sprache und Denken

Individualität und Sozialität

Natur und Kultur

thematische Bereiche

Die thematischen Bereiche umfassen:

Verkehr

Medien

Kommunikation

Kunst

Verhältnis der Generationen

Gerechtigkeit

Eine Welt

Arbeit

Beruf

Gesundheit

Umwelt

Wirtschaft

Technik

Politische Bildung, Medienbildung und Digitalisierung sowie Bildung für nachhaltige Entwicklung sind besonders geeignet für den fächerverbindenden Unterricht.

Konzeption

Jede Schule kann zur Realisierung des fächerverbindenden Unterrichts eine Konzeption entwickeln. Ausgangspunkt dafür können folgende Überlegungen sein:

  1. Man geht von Vorstellungen zu einem Thema aus. Über die Einordnung in einen thematischen Bereich und eine Perspektive wird das konkrete Thema festgelegt.
  2. Man geht von einem thematischen Bereich aus, ordnet ihn in eine Perspektive ein und leitet daraus das Thema ab.
  3. Man entscheidet sich für eine Perspektive, wählt dann einen thematischen Bereich und kommt schließlich zum Thema.

Nach diesen Festlegungen werden Ziele, Inhalte und geeignete Organisationsformen bestimmt.

Bei einer Zusammenarbeit von berufsbezogenen und allgemeinbildenden Fächern ist eine Zuordnung zu einer Perspektive oder einem Themenbereich nicht zwingend erforderlich.

Lernen lernen

Lernkompetenz

Die Entwicklung von Lernkompetenz zielt darauf, das Lernen zu lernen. Unter Lernkompetenz wird die Fähigkeit verstanden, selbstständig Lernvorgänge zu planen, zu strukturieren, durchzuführen, zu überwachen, ggf. zu korrigieren und abschließend auszuwerten. Zur Lernkompetenz gehören als motivationale Komponente das eigene Interesse am Lernen und die Fähigkeit, das eigene Lernen zu steuern.

Strategien

Im Mittelpunkt der Entwicklung von Lernkompetenz stehen Lernstrategien. Diese umfassen:

  • Basisstrategien, welche vorrangig dem Erwerb, dem Verstehen, der Festigung, der Überprüfung und dem Abruf von Wissen dienen
  • Regulationsstrategien, die zur Selbstreflexion und Selbststeuerung hinsichtlich des eigenen Lernprozesses befähigen
  • Stützstrategien, die ein gutes Lernklima sowie die Entwicklung von Motivation und Konzentration fördern
Techniken

Um diese genannten Strategien einsetzen zu können, müssen die Schüler konkrete Lern- und Arbeitstechniken erwerben. Diese sind:

  • Techniken der Beschaffung, Überprüfung, Verarbeitung und Aufbereitung von Informationen (z. B. Lese-, Schreib-, Mnemo-, Recherche-, Strukturierungs-, Visualisierungs- und Präsentationstechniken)
  • Techniken der Arbeits-, Zeit- und Lernregulation (z. B. Arbeitsplatzgestaltung, Hausaufgabenmanagement, Arbeits- und Prüfungsvorbereitung, Selbstkontrolle)
  • Motivations- und Konzentrationstechniken (z. B. Selbstmotivation, Entspannung, Prüfung und Stärkung des Konzentrationsvermögens)
  • Kooperations- und Kommunikationstechniken (z. B. Gesprächstechniken, Arbeit in verschiedenen Sozialformen)
Ziel

Ziel der Entwicklung von Lernkompetenz ist es, dass Schüler ihre eigenen Lernvoraussetzungen realistisch einschätzen können und in der Lage sind, individuell geeignete Techniken und Medien situationsgerecht zu nutzen und für das selbstbestimmte Lernen einzusetzen.

Verbindlichkeit

Schulen realisieren eigenverantwortlich die Lernkompetenzförderung. Die Lehrpläne bieten dazu Ansatzpunkte und Anregungen.

Für eine nachhaltige Wirksamkeit muss der Lernprozess selbst zum Unterrichtsgegenstand werden. Gebunden an Fachinhalte sollte ein Teil der Unterrichtszeit dem Lernen des Lernens gewidmet sein.

Teil Fachlehrplan Technik

Ziele und Aufgaben des Faches Technik

Beitrag zur allgemeinen Bildung

Das Fach Technik trägt durch den Erwerb von Wissen über technische Sachverhalte und durch die Einführung in ingenieurtechnische Denk- und Arbeitsweisen dazu bei, das Technikverständnis in einer technikgeprägten Welt zu fördern.

Die Einführung in ingenieurtechnische Denk- und Arbeitsweisen fördert die Fähigkeit des logischen Schließens, der Sicherheit in einfachen Kalkulationen sowie die Einsicht in die Mathematisierung von Sachverhalten. Technische Sachverhalte erfordern die Anwendung naturwissenschaftlicher Methoden und die Entwicklung von Modellvorstellungen.

Reale, komplexe technische Vorhaben erfordern beim Schüler die Befähigung, Einzelfragen in übergeordnete Zusammenhänge einzuordnen, Problemstellungen interdisziplinär zu lösen, moderne Arbeits- und Kommunikationstechniken sowie traditionelle und digitale Medien als Arbeitsmittel einzusetzen. Damit leistet das Fach einen Beitrag zur allgemeinen Bildung.

Die selbstständige Lösung komplexer Aufgabenstellungen sowie laborpraktische Übungen entwickeln Kommunikations- und Teamfähigkeit.

Durch die Vermittlung berufsbezogener Inhalte trägt das Fach im besonderen Maße zur Berufsorientierung bei und befähigt die Schüler zur Aufnahme eines Hochschulstudiums oder einer qualifizierten Berufsausbildung.

Die Schüler werden zum systematischen und vernetzten Denken, zum kritischen Hinterfragen und zum sachbezogenen Urteilen befähigt. Das Fach Technik fördert eine differenzierte Wahrnehmung des Lebensumfeldes und das Verständnis für den verantwortungsvollen Umgang mit der Technik.

In der Auseinandersetzung mit gesellschaftlichen, politischen und ökonomischen Sachverhalten fördert das Fach Technik das Interesse der Schüler an lokalen, regionalen und globalen Herausforderungen unserer Zeit. Lösungsansätze ermöglichen eine nachhaltige Entwicklung und regen damit zu zukunftsfähigem Denken und Handeln an. Hierbei kommt der Bildung für nachhaltige Entwicklung eine wichtige Rolle zu.

Die Schüler setzen sich mit unterschiedlichen Positionen und Wertvorstellungen auseinander, bilden sich eine eigene Meinung und üben gegenüber Anderen Toleranz. Damit leistet das Fach Technik einen Beitrag zur Ausprägung individueller Wertvorstellungen und Normen sowie zur Studierfähigkeit.

allgemeine fachliche Ziele

Abgeleitet aus den Zielen und Aufgaben des Beruflichen Gymnasiums und dem Beitrag des Faches zur allgemeinen Bildung werden folgende allgemeine fachliche Ziele formuliert:

  • Erwerb von Wissen über technische Systeme
  • Kennen lernen von ingenieurtechnischen Denk- und Arbeitsweisen 
  • Erwerb von Problemlösestrategien und fachspezifischer Kommunikationsfähigkeit 
  • Entwickeln der Fähigkeit, am gesellschaftlichen Diskurs über Problemstellungen der Technik teilzunehmen
Strukturierung

Das Fach Technik baut in Klassenstufe 11 auf die Lehrpläne der naturwissenschaftlichen Fächer Biologie, Chemie und Physik sowie auf die Fächer Wirtschaft-Technik-Haushalt und Informatik an der Oberschule auf.

Die Fachrichtung gliedert sich in die Schwerpunkte Bautechnik, Elektrotechnik und Maschinenbautechnik.

In der Einführungsphase der Klassenstufe 11 wird grundsätzliches Wissen schwerpunktübergreifend vermittelt und in die ingenieurtechnischen Denk- und Arbeitsweisen eingeführt.

Die allgemeinen Ziele sind in den Jahrgangsstufen 12 und 13 durch schwerpunktübergreifende spezielle Ziele untersetzt.

In den Lernbereichen der Jahrgangsstufe 12 sind die Ziele und Inhalte schwerpunktspezifisch dargestellt.

Für die Schwerpunkte Elektrotechnik und Maschinenbautechnik sind in der Jahrgangsstufe 13 schwerpunktübergreifende Varianten zur Auswahl ausgewiesen. Unter Beachtung der Interessen und Voraussetzungen der Schüler wählt der Lehrer zwei der Lernbereiche 1A bis 1K aus.

In allen Schwerpunkten ist in der Jahrgangsstufe 13 ein Projekt verbindlich.

Die enge Verknüpfung mit dem Wissenschaftlichen Praktikum ermöglicht eine weitere Förderung des komplexen und interdisziplinären Denkens und Handelns.

Der fächerverbindende Unterricht in der Klassenstufe 11 kann fachpraktische Anteile enthalten.

didaktische Grundsätze

Bei der Umsetzung der Lehrplaninhalte stehen anwendungsbezogene technische Problemstellungen im Vordergrund.

Ausgangspunkt des Unterrichts ist dabei die Erfahrungswelt der Schüler.

Die Gestaltung eines differenzierten und schülerorientierten Lehr- und Lernprozesses setzt handlungsorientierte Formen des Unterrichts voraus. Dabei fördert die Kopplung von Frontalunterricht mit Formen des offenen Unterrichts wie Einzel-, Partner- und Gruppenarbeit in besonderem Maße das Lernen.

In der Systemanalyse sind mathematische Verfahren zu nutzen und Ergebnisse kritisch zu bewerten.

Bei der Systemsynthese sind folgende Prozessschritte zu realisieren und zu dokumentieren: Definition gewünschter Eigenschaften, Modellbildung, Simulation, Realisierung, Test.

Das bewusste Nutzen des Experiments zur Erkenntnisgewinnung ist grundlegendes Unterrichtsprinzip. Folgende Schrittfolge ist zu beachten: Aufstellen einer Hypothese, Versuchsplanung, Versuchsdurchführung, Versuchsauswertung, Prüfung der Hypothese. Dabei kommt dem Laborunterricht eine besondere Bedeutung zu.

Der Einsatz von Modellen dient der Veranschaulichung von Wirkprinzipien.

Im Unterricht kommen traditionelle und digitale Medien zum Einsatz. Informatiksysteme werden zur Simulation und Veranschaulichung sowie zur Erfassung und Auswertung von Messwerten eingesetzt.

Dem allgemeinen didaktischen Prinzip der Kontroversität folgend, sind bei Inhalten mit politischem Gehalt auch die damit in Verbindung stehenden fachspezifischen Arbeitsmethoden der politischen Bildung einzusetzen. Dafür eignen sich u. a. Rollen- und Planspiele, Streitgespräche, Pro- und Kontra-Debatten, Podiumsdiskussionen oder kriterienorientierte Fall-, Konflikt- und Problemanalysen.

Bei Inhalten mit Anknüpfungspunkten zur Bildung für nachhaltige Entwicklung eignen sich insbesondere die didaktischen Prinzipien der Visionsorientierung, des Vernetzenden Lernens sowie der Partizipation. Vernetztes Denken bedeutet hier die Verbindung von Gegenwart und Zukunft einerseits und ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimensionen des eigenen Handelns andererseits.

Bei der Realisierung von Projekten und der Durchführung von Exkursionen sollten außerschulische Partner einbezogen werden.

Die hohe Innovationsrate in der Fachwissenschaft Technik und ihre Wechselwirkung zur Gesellschaft spiegeln sich in der Unterrichtsplanung, der Themenauswahl sowie der methodischen Gestaltung des Unterrichts wider.

Übersicht über die Lernbereiche und Zeitrichtwerte

Zeitrichtwert

Klassenstufe 11

Lernbereich 1 Grundlagen des technischen Systems 54 Ustd.
Lernbereich 2 Darstellung technischer Systeme 30 Ustd.
Lernbereich 3 Projekt zur Analyse technischer Systeme 20 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Messtechnische Untersuchung
Wahlbereich 2 Rechnen mit Dualzahlen
Wahlbereich 3 Grundlagen der Kalkulation
Wahlbereich 4 Grundlagen der Fertigungstechnik

Jahrgangsstufen 12/13 - Leistungskurs

Jahrgangsstufe 12 - Schwerpunkt Bautechnik

Lernbereich 1 Hochbaukonstruktionen 45 Ustd.
Lernbereich 2 Mauerwerksbau 20 Ustd.
Lernbereich 3 Statik und Festigkeitslehre 65 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Mauerbögen
Wahlbereich 2 Baustoffprüfung
Wahlbereich 3 Computergestütztes Konstruieren

Jahrgangsstufe 12 - Schwerpunkt Elektrotechnik

Lernbereich 1 Gleichstromkreis 30 Ustd.
Lernbereich 2 Wechselstromkreis 30 Ustd.
Lernbereich 3 Halbleiterbauelemente 20 Ustd.
Lernbereich 4 Digitaltechnik 35 Ustd.
Lernbereich 5 Mikrocomputertechnik 15 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Analoge Stromversorgungsschaltung
Wahlbereich 2 Unipolare Transistoren
Wahlbereich 3 Informationsdarstellung
Wahlbereich 4 Grundlagen vernetzter IT-Systeme I
Wahlbereich 5 Elektrotechnik und Digitalisierung

Jahrgangsstufe 12 - Schwerpunkt Maschinenbautechnik

Lernbereich 1 Werkstofftechnik 30 Ustd.
Lernbereich 2 Statik 35 Ustd.
Lernbereich 3 Maschinenelemente 35 Ustd.
Lernbereich 4 Festigkeitslehre 30 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Werkstoffprüfung
Wahlbereich 2 Prüftechnik
Wahlbereich 3 Zusammenbauzeichnungen
Wahlbereich 4 Konstruktionstechnik

Jahrgangsstufe 13 - Schwerpunkt Bautechnik

Lernbereich 1 Beton- und Stahlbetonbau 40 Ustd.
Lernbereich 2 Bauphysik 30 Ustd.
Lernbereich 3 Technisches Projekt 40 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Schalungsbau
Wahlbereich 2 Energiestandards für Gebäude
Wahlbereich 3 Moderner Betonbau

Jahrgangsstufe 13 - Schwerpunkte Elektrotechnik und Maschinenbautechnik

Lernbereich 1A Sensorik und Aktorik 35 Ustd.
Lernbereich 1B Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) 35 Ustd.
Lernbereich 1C Computergestützte Fertigung (CAM) mittels CNC-Fräsmaschine 35 Ustd.
Lernbereich 1D Computergestütztes Konstruieren (CAD) 35 Ustd.
Lernbereich 1E Energietechnik 35 Ustd.
Lernbereich 1F Programmierung von Mikrocomputersystemen 35 Ustd.
Lernbereich 1G Konstruieren 35 Ustd.
Lernbereich 1H Innovative Werkstoffe und ausgewählte Werkstoffprüfverfahren 35 Ustd.
Lernbereich 1J Luftfahrzeugtechnik 35 Ustd.
Lernbereich 1K Aerodynamik 35 Ustd.
Lernbereich 2 Technisches Projekt 40 Ustd.

Lernbereiche mit Wahlcharakter

Wahlbereich 1 Robotertechnik
Wahlbereich 2 Qualitätsmanagement
Wahlbereich 3 Leistungselektronik
Wahlbereich 4 Grundlagen vernetzter IT-Systeme II

Klassenstufe 11

Ziele

Erwerb von Wissen über technische Systeme

Die Schüler erwerben Wissen über technische Systeme entwickeln die Fähigkeit, naturwissenschaftliche Grundlagen bei der Erklärung technischer Systeme einzusetzen. Sie erwerben Wissen über Aufbau und Funktionen technischer Systeme. Anhand eines ausgewählten Analyseverfahrens lernen die Schüler Möglichkeiten und Grenzen der Modellbildung und der mathematischen Beschreibung kennen. 

Kennen lernen von ingenieurtechnischen Denk- und Arbeitsweisen

In Experimenten verknüpfen die Schüler naturwissenschaftliche und technische Sachverhalte. Sie nutzen dabei zunehmend selbstständig bereits erlernte Arbeitstechniken und erweitern ihre Fertigkeiten beim Experimentieren. Sie kennen die Schrittfolgen des Experimentierens und sind unter Anleitung in der Lage, Hypothesen zu überprüfen.

Sie setzen mathematische Verfahren ein und visualisieren technische Sachverhalte in verschiedenen Darstellungsformen wie Tabellen, Graphen, Skizzen und Diagrammen.

Die Schüler erstellen und lesen technische Zeichnungen. Dabei entwickeln sie ihr räumliches Vorstellungsvermögen weiter.

Erwerb von Problemlösestrategien und fachspezifischer Kommunikationsfähigkeit

Die Schüler festigen die sachgerechte Verwendung von naturwissenschaftlichen Fachbegriffen und erweitern die Kenntnisse im technischen Bereich.

Sie nutzen vielfältige Möglichkeiten der mündlichen, schriftlichen und graphischen Darstellung technischer Sachverhalte und können zunehmend technische Phänomene mathematisch beschreiben.

Die Schüler beschaffen sich selbstständig technische Informationen aus einem vielfältigen Angebot von traditionellen und digitalen Medien. Sie sind in der Lage verschiedene Präsentationstechniken zu nutzen. 

Entwickeln der Fähigkeit am gesellschaftlichen Diskurs über Problemstellungen der Technik teilzunehmen

Die Schüler erkennen die Wechselwirkung zwischen Technik und Gesellschaft. Sie knüpfen Bezüge zu Ökologie und Ökonomie. Fachlich fundiert bilden sie sich einen eigenen Standpunkt zur Technik und den damit verbundenen gesellschaftlichen Fragen.

Lernbereich 1: Grundlagen des technischen Systems 54 Ustd.

Kennen des Technikbegriffs und der Definitionen für System, technisches System und Modell

Kennen ausgewählter Zahlensysteme

schwerpunktbezogen

Übertragen des Wissens zum System auf einfache technische Systeme

bautechnisches System

Zusammenwirken der Teilsysteme eines Wohngebäudes

Krafteinwirkung, Festigkeit, Material

Ver- und Entsorgungssysteme 

Funktionalität, Infrastruktur

Systeme zur Energiegewinnung und Energieeinsparung in der Bautechnik

ökologische Betrachtung

Systeme zum Informationsumsatz

Smart Home, CAD

elektrotechnisches System

Beispiele aus dem Haushalt und der Kraftfahrzeugtechnik

technische Teilsysteme und deren Funktionen im einfachen Stromkreis

Reihen- und Parallelschaltung

Grundgrößen, Gesetzmäßigkeiten

Systeme zum Energieumsatz

Kraftwerk, Verbraucher, Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad

Systeme zum Informationsumsatz

Messwerterfassung, Messwertverarbeitung

maschinenbautechnisches System

Internetrecherche, Bibliothek

technische Teilsysteme und deren Funktionen

Systeme zum Energieumsatz

Kraftmaschinen: Motoren

Kraft, Arbeit, Energie, Leistung, Wirkungsgrad

Systeme zum Stoffumsatz

Arbeitsmaschinen: Werkzeugmaschinen, Pumpen, Verdichter, Förderanlagen

Systeme zum Informationsumsatz

Datenverarbeitungsanlagen: Messsysteme, CAD, CNC

Schülervorträge

Übertragen des Wissens zum technischen System auf ein technisches System der Automatisierungstechnik

Verknüpfung der Schwerpunkte Bautechnik, Elektrotechnik und Maschinenbautechnik

Pro-Kontra-Diskussion: Künstliche Intelligenz

Steuern und Regeln

Begriffe

normgerechte Definition

Einfluss von Eingangs- und Störgrößen

Steuerungsarten

Binnendifferenzierung: Regelungsarten

Eingabe

Sensoren

Aufbau, Funktionsprinzipien

Signalarten und deren Eigenschaften

analog, digital

Verarbeitung

Grundschaltungen: AND-, OR- und XOR-Gatter, NOT-, NAND- und NOR-Gatter

einfache Kombination von Grundschaltungen

Ausgabe

Aktoren

Aufbau, Funktionsprinzipien

Anwendungsbeispiele

schwerpunktbezogen

Anwenden der Grundlagen des Experimentierens

ausgewählte Experimente zu allen Schwerpunkten: Reihen- und Parallelschaltung, Kräfte, chemische Untersuchungen, Erfassung nichtelektrischer Größen

Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutzvorschriften

Schrittfolgen des Experimentierens

Protokollführung

Fehlerbetrachtung

Lernbereich 2: Darstellung technischer Systeme 30 Ustd.

Kennen der geometrischen Grundkonstruktionen

Kennen der Grundlagen der technischen Kommunikation

Arbeit mit aktuellen Normen

Blattgrößen

Blatteinteilung, Schriftfeld

Normschrift

Linienarten

Maßstab

Maßeintragung, Maßanordnung

Beherrschen ausgewählter Projektionsmethoden und Darstellungsarten

Lesen einfacher Zeichnungen

Normalprojektion

Projektionsmethode 1

Binnendifferenzierung: Projektionsmethode 3, Pfeilmethode

axonometrische Projektion

isometrische Projektion

dimetrische Projektion

Kabinett- und Kavalierprojektion

Gestalten einfacher technischer Zeichnungen

schwerpunktbezogen

Bemaßung

Schnittdarstellung

Toleranzen und Passungen

Lernbereich 3: Projekt zur Analyse technischer Systeme 20 Ustd.

Kennen eines Projektablaufes

schwerpunktübergreifende oder schwerpunktbezogene Beispiele

Einsatz von digitalen Medien

Beherrschen der Analyse technischer Systeme

mathematische Beschreibung 

Berechnungen, Umgang mit Maßeinheiten

physikalische Beschreibung

graphische Darstellung

technische Dokumentation

Anwenden der Analyse technischer Systeme auf ein ausgewähltes technisches System

schwerpunktübergreifende oder schwerpunktbezogene Beispiele: Wohnraum, Brücke, Ampel, Photovoltaikanlage, Prozessor, Kraftfahrzeug, Kran

Einblick gewinnen in die Bewertung technischer Systeme im gesellschaftlichen Kontext

ökologische, ökonomische, ethische Gesichtspunkte

Diskussion

Kompromisscharakter technischer Lösungen

Einfluss der Technik auf Mensch und Natur

Bedeutung der menschlichen Arbeit

Wahlbereich 1: Messtechnische Untersuchung

Anwenden ausgewählter Messverfahren

schwerpunktbezogene oder -übergreifende Verfahren

Grenzen von Messverfahren

effektive Auswahl von Messverfahren

Messfehler

Messprotokoll

Wahlbereich 2: Rechnen mit Dualzahlen

Kennen einfacher Rechenoperationen mit dualen Zahlen

Addition

Binnendifferenzierung: Subtraktion, Komplementbildung

Multiplikation

Übertragen des Wissens zur Digitaltechnik auf die Analyse einfacher Rechenschaltungen

SE

Vergleicher

Halbaddierer

Volladdierer

Wahlbereich 3: Grundlagen der Kalkulation

Anwenden mathematischer Grundlagen

schwerpunktbezogenes Beispiel

Flächen- und Raumberechnungen

Einsatz von Software

Arbeitszeitberechnungen

Kostenberechnungen

Beurteilen der Kalkulationsergebnisse unter technischen und ökonomischen Gesichtspunkten

Wahlbereich 4: Grundlagen der Fertigungstechnik

Einblick gewinnen in die Hauptgruppen der Fertigungsverfahren

Kennen ausgewählter Fertigungsverfahren

schwerpunktbezogen

Sich positionieren zur Notwendigkeit von Maßnahmen des Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutzes

Jahrgangsstufen 12/13 - Leistungskurs

Ziele

Erwerb von Wissen über technische Systeme

Die Schüler vertiefen das Verständnis über technische Objekte, Systeme, Gesetzmäßigkeiten und Methoden. Sie nutzen naturwissenschaftliches Wissen in technischen Kontexten, erkennen den Zusammenhang zwischen den einzelnen naturwissenschaftlichen Sachgebieten. Sie sind in der Lage, spezielle technische Problemstellungen zu analysieren, Wirkungszusammenhänge zu ermitteln, Lösungen zu ent-wickeln und deren Wirksamkeit zu bewerten.

Wissen über technische Sachverhalte ermöglicht es den Schülern, insbesondere in der Jahrgangsstufe 13, sich komplexe Phänomene selbstständig zu erschließen, indem sie Daten, Fakten und Methoden in einem abgegrenzten Gebiet auswählen und verknüpfen.

Kennen lernen von ingenieurtechnischen Denk- und Arbeitsweisen

Die Schüler lösen komplexe Aufgaben unter Anwendung von ingenieurtechnischen Denk- und Arbeitsweisen. Dabei entwickeln sie eigene Fragestellungen und alternative Lösungsstrategien. Sie planen ihr Vorgehen systematisch und stellen sich der Diskussion.

Die Schüler planen selbstständig Experimente, führen diese durch und werten sie aus, das schließt das selbstständige Überprüfen von Hypothesen mit ein.

Beim Erfassen, Dokumentieren und Auswerten von Messwerten beziehen sie moderne Rechen- und Messtechnik ein. Die Schüler kennen und klassifizieren Messunsicherheiten und beurteilen deren Einfluss auf das Messergebnis. Dabei setzen sie quantitative Betrachtungen ein.

Die Schüler erkennen Grenzen der Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus der Simulation in die Realität.

Die Schüler übertragen das Vorstellungsvermögen über den Zusammenhang von Modell und Wirklichkeit auf ausgewählte technische Systeme.

Die Schüler interpretieren Gleichungen, Diagramme, Grafiken und Tabellen und setzen darin enthaltene Informationen aufgabenbezogen ein. Sie lösen praxis- bzw. berufsrelevante Probleme unter Beachtung wirtschaftlicher, ökologischer und sozialer Strukturen.

Erwerb von Problemlösestrategien und fachspezifischer Kommunikationsfähigkeit

Die Schüler verfügen über die Grundlagen der Fachsprache und beschreiben und erklären komplexe Vorgänge und Sachverhalte in der Fachsprache. Sie nutzen traditionelle und digitale Informationsquellen, erkennen Kernaussagen, wählen Informationen gezielt und kritisch aus. Sie nutzen Prinzipien der Veranschaulichung, Dokumentation und Verteidigung von Versuchsergebnissen.

Bei der Gestaltung von Präsentationen stellen die Schüler komplexe Sachverhalte in mündlicher und schriftlicher Form dar und erweitern ihre fachsprachliche Kommunikationsfähigkeit. Dabei nutzen sie geeignete Informations- und Kommunikationstechnologien.

Die Schüler bearbeiten komplexe Aufgabenstellungen, erkennen Zusammenhänge selbstständig und verfügen über Problemlösungsstrategien.

Entwickeln der Fähigkeit am gesellschaftlichen Diskurs über Problemstellungen der Technik teilzunehmen

Die Schüler erfassen technische Probleme unter Beachtung ökonomischer und ökologischer Bedingungen. Sie reflektieren die Ergebnisse ihrer Arbeit und gewinnen daraus Ideen für optimale Lösungsansätze. Dabei schulen sie ihre Kritikfähigkeit, die Wertschätzung für andere Sichtweisen und das Umweltbewusstsein.

Die Schüler lernen Systeme unter Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sachgerecht und verantwortungsbewusst zu nutzen. Sie sind sich der Bedeutung und der Grenzen der Technik für die Gesellschaft im beruflichen sowie privaten Bereich bewusst. Sie diskutieren über Nutzen und Risiken der zunehmenden Technisierung der Gesellschaft in einer globalisierten Welt.

Jahrgangsstufe 12 - Schwerpunkt Bautechnik

Lernbereich 1: Hochbaukonstruktionen 45 Ustd.

Einblick gewinnen in die häufig am Bauwerk verwendeten Baustoffe

Nutzungsdauer

Kennen der Herstellung und der Handelsformen von Baustoffen

Recherche in traditionellen und digitalen Medien aktuelle Entwicklungen

Prozessschritte

Fachbezeichnungen, Symbolik

künstliche und natürliche Steine

Einsatzmöglichkeiten in der Bautechnik

Bindemittel 

Kalk, Kalkkreislauf

Zement

Gips

Mörtel und Beton

Mörtelarten

Betonarten

Estricharten

Holz und Holzwerkstoffe

ökologische Betrachtung

Nachhaltigkeit

Kennen des Zusammenhangs zwischen Struktur und Eigenschaften von Baustoffen

experimentelle Untersuchung der Eigenschaften

SE

Beanspruchbarkeit

chemische Beständigkeit 

Umwelteinwirkungen

Dauerhaftigkeit

Witterungsbeständigkeit

Verwendung

Kennen von Aufgaben, Anforderungen und Wirkungsweisen von Konstruktionselementen im System Gebäude

historische Entwicklung

Normen, Material

Ökonomie und Ökologie

Fundamente

Wände

Stützen, Träger

Decken

Fußböden

Estriche

Konstruktionsarten

Treppen

Dächer

Gestaltung, Nutzung

Dachbegrünung

Gestalten des konstruktiven Aufbaus unter technischen, ökonomischen und ökologischen Aspekten

historische Entwicklung

Normen, Material

zeichnerische Darstellung

Fundamente

Zusammenwirken von Baugrund und Fundament

Wände

Putz

zweischalige Wände

Treppen

Bauordnung; Sicherheitsaspekte

Berechnung, auch unter Nutzung von Software

Lernbereich 2: Mauerwerksbau 20 Ustd.

Kennen der Grundlagen des Mauerwerksbaus

Maßordnung

Mauerwerksverbände

Regeln

Verbandslösungen für 11,5er und 24er Wände

Verbandslösungen für mittel- und großformatige Steine

Anwenden der Verbandsregeln 

SE, praktische Übungen

Anwenden der mathematischen Grundlagen auf Maßermittlung und Materialberechnung

verantwortlicher Umgang mit vorhandenen Ressourcen

Maßordnung

Mauerwerk

Mauermörtel

Putzmörtel

Lernbereich 3: Statik und Festigkeitslehre 65 Ustd.

Kennen der Grundlagen der Statik

Statik in der Technischen Mechanik

Gesetze des starren ruhenden Körpers

Kraft und Moment als vektorielle Größe

Prinzip der Wechselwirkung von Kräften

Kräfteverlauf im Bauwerk

Lastannahmen

äußere und innere Kräfte

statisches Gleichgewicht

Momentensatz

Sicherheitskonzept

Teilsicherheitswerte

Symbolik

Beherrschen grafischer und analytischer Verfahren für statisch bestimmte Systeme

Einsatz von Software

Kräftezusammensetzung

zentrales ebenes Kräftesystem

allgemeines ebenes Kräftesystem

Kräftezerlegung

Schwerpunktbestimmung

Standsicherheit

Anwenden des statischen Prinzips „Träger auf zwei Stützen“

statische Modellvorstellung

Trägerarten

Auflagerarten

Auflagerkräfte

Wirkung von Kräften im Bauteil

Einzellasten 

Streckenlasten

gemischte Belastung

Darstellung des Schnittkraftverlaufes zur Ermittlung des gefährdeten Querschnitts

Normalkraft

Querkraft

Biegemoment

Beurteilen der Kriterien zur Auswahl von Baumaterialien

Begriffsdefinition Spannung und Beanspruchung

Arten der Beanspruchung durch unterschiedliche Einwirkungen

Spannungs- Dehnungsverhalten unterschiedlicher Baustoffe

Baustahl

Widerstandsmoment

Beanspruchung und Beanspruchbarkeit von Baustoffen in Abhängigkeit von der Bauteilgeometrie

SE: Druck-, Zug- und Biegebeanspruchung

Scherbeanspruchung

Sicherheitskonzept

charakteristische Werte

Bemessungswerte

Anwenden der mathematischen Grundlagen auf die Berechnung von Druck-, Zug- und Biegebeanspruchungen einschließlich Spannungsnachweis

Arbeit mit Tabellen

Beherrschen der Bemessung technischer Systeme

Bemessung von biegebeanspruchten Bauteilen aus Holz und Stahl 

Bemessung von druck- und zugbeanspruchten Bauteilen

Wahlbereich 1: Mauerbögen

Einblick gewinnen in historische Entwicklung und heutigen Einsatz von Mauerbögen in der Bautechnik

Baugeschichte

Rundbogen

Grundkonstruktionen

Segmentbogen

Kennen der statischen Wirkung eines gemauerten Bogens

SE

Übertragen von mathematischen Grundlagen auf

zeichnerische Darstellung

Einsatz von Software

Bogenlänge an Leibung und Rücken

Schichtenanzahl

Fugendicke an Leibung und Rücken

Wahlbereich 2: Baustoffprüfung

Anwenden von Versuchen für die Überprüfung von Krafteinwirkungen auf Bauteile

SE

Druckprüfung, Zugprüfung, Härteprüfung

Materialprüfungen

Oberflächenprüfung

aktuelle Entwicklungen

Wahlbereich 3: Computergestütztes Konstruieren

Kennen der Grundlagen zur computergestützten Anfertigung einer Zeichnung

Linienarten

Layertechnik

CAD-gerechte Bemaßung

Anwenden der Kenntnisse zur Anfertigung einer 2D-Zeichnung

Jahrgangsstufe 12 - Schwerpunkt Elektrotechnik

Lernbereich 1: Gleichstromkreis 30 Ustd.

Kennen von linearen und nichtlinearen Widerständen

Temperatureinfluss

Arten

Verhalten

Kennlinien

SE: Kennlinienaufnahme an linearen und nichtlinearen Widerständen

Glühlampe

Reihen- und Parallelschaltungen mit linearen und nichtlinearen Widerständen

Arbeit mit Kennlinien 

Nutzung von Computern und digitalen Endgeräten

Analyse einfacher Schaltungen

SE: Reihen- und Parallelschaltung eines ohmschen mit einem nichtlinearen Widerstand

Überschlagsrechnungen und exakte Berechnung

Einordnungen in Größenvorstellungen

Arbeitspunkt

Übertragen der Gesetzmäßigkeiten von Reihen- und Parallelschaltungen auf einfache Netzwerke

Spannungsteiler

SE

Vorwiderstand LED

Diskussion: Energieverluste

Messbereichserweiterung

Brückenschaltung mit linearem und nichtlinearem Widerstand

Messbrücke

SE: Messbrücke

Kennen des Verhaltens von realen Spannungsquellen und deren Betriebsfällen

Starterbatterie im Kfz

Kennen des Verhaltens von Kondensatoren im Gleichstromkreis

elektrostatisches Feld

Kapazität

einfache Reihen- und Parallelschaltungen

Schaltverhalten: Auf- und Entladung

Arbeit mit e-Funktion

Nutzung von Computern und digitalen Endgeräten

RC-Glieder an Rechteckspannung

SE, Oszilloskop

Übertragen des Wissens über Kondensatoren auf das Verhalten von Spulen

elektromagnetisches Feld

Analogiemethode

Induktivität

einfache Reihen- und Parallelschaltungen

Schaltverhalten

Lernbereich 2: Wechselstromkreis 30 Ustd.

Kennen der Darstellung von sinusförmiger Wechselspannung und sinusförmigem Wechselstrom

Vorteile des Wechselstromes

Kenngrößen

Oszilloskop

SE: Wechselspannungen, Kenngrößenbestimmung

grafische Darstellung

Liniendiagramm

Nutzung von Computern und digitalen Endgeräten

Zeigerdiagramm

Kennen des Strom-Spannungs-Verhaltens von R, L und C

Wirkwiderstand, Wirkleistung

Blindwiderstände XL und XC, Blindleistung

technische Bedeutung von Blindleistung

richtiges Zuordnen der Maßeinheiten

Phasenverschiebung

Übertragen der Gesetzmäßigkeiten von Reihen- und Parallelschaltung auf einfache Schaltungen

SE

Reihen- und Parallelschaltung R und XL

Rechnen mit komplexen Zahlen

Reihen- und Parallelschaltung R und XC

Scheinwiderstand

richtiges Zuordnen der Maßeinheiten

Scheinleistung

Wirkleistungsfaktor

Bedeutung der Phasenverschiebung und der Wechselstromleistungen

SE: reale Spule

Zeigerbilder

Übertragen des Wissens über Wechselstromwiderstände auf Reihen-, Parallel- und Gemischtschaltung von R, XL und XC

Konstruktion komplexer Zeigerbilder

Reihen- und Parallelschwingkreis

Resonanzfrequenz

Kompensation der Blindleistung

Leitungsdimensionierung

Lernbereich 3: Halbleiterbauelemente 20 Ustd.

Kennen der physikalischen Eigenschaften von Halbleitern

Kristallstruktur

Temperaturabhängigkeit

Materialien

Silizium

III/V-Halbleiter

pn-Übergang ohne und mit Spannung

Übertragen des Wissens über Halbleiter auf Dioden

Arbeitsweise

Kennlinie

spezielle Dioden

Fotodioden

Z-Dioden

LED

moderne Beleuchtungsmittel

Diskussion

SE: Kennlinien verschiedener Dioden

Kenn- und Grenzwerte

Einsatzgebiete

einphasige Gleichrichter

Schalter

Spannungsbegrenzer

Parallelstabilisierung

Übertragen des Wissens über Halbleiter auf Bipolartransistoren

Arbeitsweise

Kennlinien

Kenn- und Grenzwerte

Übertragen des Wissens auf den Einsatz des Bipolartransistors als Schalter

Dimensionierung

Übersteuerung

Signalpegel, TTL-Standard

Lernbereich 4: Digitaltechnik 35 Ustd.

Kennen der Darstellung digitaler Schaltungen

Systemanalyse

Bedeutung und Grenzen der Beschreibung technischer Systeme

Wahrheitstabelle

Funktionsgleichung

Logikplan

Zeitablaufdiagramm

Schaltzeichen

Übertragen des Wissens zu digitalen Schaltungen auf die Analyse kombinatorischer Schaltungen

SE: Aufbau und Test digitaler Schaltungen

Übertragen des Wissens zu digitalen Schaltungen auf den Entwurf einfacher kombinatorischer Schaltungen

Vereinfachen von Schaltfunktionen

Rechengesetze

KV-Tafel

SE: Fehlersuche und Fehlerkorrektur

Anwenden von Rechengesetzen bei der Realisierung von Schaltnetzen und Schaltwerken

Halb- und Volladdierer

Codierer und Decodierer

BCD-Code

7-Segment-Code

Multiplexer, Demultiplexer

Flip-Flops, Register

synchrone und asynchrone Zähler

Frequenzteiler

Schieberegister

Anwendungsschaltungen

SE: Simulation, Aufbau und Test digitaler Schaltungen

Fehlersuche, Fehlerkorrektur, Signallaufzeit, Tri-State

Lernbereich 5: Mikrocomputertechnik 15 Ustd.

Kennen der Informationsverarbeitung im Mikrocomputer

Systemanalyse

Blockschaltbild

von-Neumann-Architektur und Weiterentwicklungen

Befehlsabarbeitung

Zusammenwirken der Struktureinheiten Rechenwerk, Steuerwerk und Registersatz

Unterbrechungssystem

ausgewählte Prozessorinstruktionen

Adressierung von E-/A-Baugruppen

Aufbau und Adressierung des Arbeitsspeichers

Prinzip des Zusammenschaltens von Schaltkreisen zu einem Arbeitsspeicher

Informationsübertragung mittels paralleler und serieller Schnittstellen

Systemanalyse, Busbreite, Taktfrequenz

Wahlbereich 1: Analoge Stromversorgungsschaltung

Gestalten eines Projektes zum Aufbau eines einfachen Netzteiles

SE, Oszilloskop

Baugruppen eines Netzteiles

Einblick gewinnen in den Aufbau von Schaltnetzteilen

Wahlbereich 2: Unipolare Transistoren

Kennen des Aufbaus und der Einteilung von unipolaren Transistoren

Arten

Übertragen des Wissens über Halbleiter auf die Wirkungsweise von MOSFET-Transistoren

Schaltverhalten

geringe Energieverluste

Kennlinien

Kenn- und Grenzwerte

Kennen einfacher Schaltungsanwendungen aus der Digitaltechnik

logische Grundverknüpfungen

Wahlbereich 3: Informationsdarstellung

Kennen von Stellenwertsystemen

Zahlen- und Stellenwertsysteme

Binärsystem

Hexadezimalsystem

Übertragen des Wissens auf das Rechnen mit Binärzahlen

Einblick gewinnen in die Grundlagen der Codierung

Zahlen-Codes

BCD-, Aiken- oder Gray-Code

ASCII-Code

Anwenden des Wissens zur Informationsdarstellung auf die Verschlüsselung von Daten

Überblick zu modernen Verfahren

Advanced Encryption Standard (AES), Rivest Shamir Adleman (RSA), Pretty Good Privacy (PGP)

Programmierung oder Simulation eines ausgewählten Chiffrierverfahrens

Paritäts- und Redundanzprüfung

Wahlbereich 4: Grundlagen vernetzter IT-Systeme I

Kennen von Grundlagen der IT-Vernetzung

Aufgaben

OSI-Referenzmodell

Topologien

Bus, Stern

Protokolle und Komponenten der Schichten 1 und 2

Ethernet

Hub, Switch

Binnendifferenzierung: Protokolle und Komponenten der Schichten 3 und 4

Übertragen des Wissens zu Netzwerken auf ein lokales Rechnernetz (LAN)

Aufbau und Konfiguration

TCP/IP-Protokollfamilie

Routing

Router

Wahlbereich 5: Elektrotechnik und Digitalisierung

Einblick gewinnen in ausgewählte digitalisierte Anwendungen im Bereich Elektrotechnik

Smart-Home, Elektromobilität, Künstliche Intelligenz, intelligente Energienetze

Expertenvortrag

Exkursion

Internetrecherche

SE

Sich positionieren zu den Chancen und Risiken zunehmender Digitalisierung

aktuelle Entwicklungen

Künstliche Intelligenz

Diskussion

Jahrgangsstufe 12 - Schwerpunkt Maschinenbautechnik

Lernbereich 1: Werkstofftechnik 30 Ustd.

Einblick gewinnen in die Vielfalt der Werkstoffe

Einteilung der Werkstoffe

Unterscheidung Rohstoffe, Hilfsstoffe, Werkstoffe

Ökologie

Metalle

Gruppenarbeit, Plakatgestaltung, Schülervorträge

Nichtmetalle

Verbundwerkstoffe

Übertragen der Kenntnisse der Modellbildung und -nutzung auf Eigenschaften metallischer Werkstoffe

reine Metalle

Bindungsarten

Gittertypen

Erstarrungsvorgang

Zweistofflegierungen

Mischkristall

Kristallgemisch

Stahl

Stahlherstellung

Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Stahlecke, Abkühlungskurven, Gefüge

SE: Untersuchung physikalischer, chemischer und technologischer Eigenschaften verschiedener Werkstoffe

Hypothesenbildung und Überprüfung der Versuchsergebnisse

Gruppenarbeit, Präsentation der Ergebnisse

Anwenden der Normung für die Kennzeichnung der metallischen Werkstoffe

Beurteilen der Eigenschaften von metallischen Werkstoffen

Einfluss der Wärmebehandlungsverfahren auf die Eigenschaften von Stahl

Normalglühen

Härten-Einsatzhärten 

verschiedene Verfahren

Vergüten

Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften von Stahl

Prüfverfahren

Überblick

SE: Prüfung von Werkstoffen

Zugversuch und Aufnahme des Spannungs-Dehnungs-Diagramms für weiche und hochfeste Stähle

Härteprüfung nach Brinell, Vickers und Rockwell

Gestalten eines technischen Systems unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Aspekte bei der Auswahl von Werkstoffen

Teamarbeit, Projekt

Lernbereich 2: Statik 35 Ustd.

Einblick gewinnen in die Aufgaben der Statik

Statik in der Technischen Mechanik

Kennen der Grundlagen am starren ruhenden Körper

Kräfte und Kraftarten

computergestützte Ermittlung von Kräften

Moment

Axiome der Statik

Auflagerkräfte

Freiheitsgrade

Freischneiden von Körpern

Beherrschen der Kräftebestimmung im zentralen ebenen Kräftesystem

rechnerische und zeichnerische Ermittlung von resultierenden und gleichgewichtserzeugenden Kräften

SE

Zusammensetzen von Kräften

Zerlegen von Kräften

Beherrschen der Kräftebestimmung im allgemeinen ebenen Kräftesystem

Kräftepaar und Moment

rechnerische Ermittlung der resultierenden Kraft und des Momentes

lineare Gleichungssysteme

Gleichgewichtskräfte

Standsicherheit

Lernbereich 3: Maschinenelemente 35 Ustd.

Kennen der Bedeutung von Maschinenelementen im Maschinenbau

Kennzeichnung von Maschinenelementen 

Normung

Auswahl von Maschinenelementen

Tabellenbuch

Kennen ausgewählter Fügeverbindungen

mechanische Verbindungsarten

lösbare und nicht lösbare Verbindungen

physikalische Wirkprinzipien 

Montageaspekte für einfache Baugruppen

Beherrschen von Toleranzen und Passungen

Grundbegriffe

ISO-Toleranzsystem

Passungsarten

Montageprozesse

Passungssysteme

Übertragen des Wissens über Maschinenelemente auf die Herstellung von Fügeverbindungen

Schraubverbindungen

Gewindearten, Schrauben, Muttern

Sicherungselemente

Festigkeitsklassen

Stift- und Bolzenverbindungen

Welle-Nabe-Verbindungen

Querpressverband

Passfedern

Profilwellen

Berechnung von Schraub-, Stift- und Passfederverbindungen

Vergleich der Fügeverbindungen unter Beachtung der Auswahlkriterien

Übertragen des Wissens auf Elemente zum Stützen und Tragen

Achsen

Gleitlager

Reibung, Reibungsarten

Wälzlager

Beherrschen der Auswahl von Energieübertragungselementen

Wellen

Abgrenzung zu Achsen

Zahnräder

Getriebeberechnung

Einsatz von Software

Zahnradgetriebe

Riemengetriebe

Kennen der zeichnerischen Darstellung von Maschinenelementen

Gewinde

Zahnräder

Freistiche

Beherrschen des Lesens von Zusammenbauzeichnungen und Stücklisten

Arbeit mit Tabellenbuch

Gestalten von einfachen Einzelteilzeichnungen mit fertigungsgerechter Bemaßung

Lernbereich 4: Festigkeitslehre 30 Ustd.

Kennen der Grundlagen der Festigkeitslehre

beispielhafte Anwendungsfälle

Belastung, Werkstoff, Bauteilform, Dimensionierung

Belastungsfälle, Beanspruchungsarten

Grenzspannungen

Schubspannung

Normalspannung

Beherrschen der Dimensionierung von Bauteilen einschließlich Sicherheiten

Arbeit mit Tabellen

Zugbeanspruchung, Hooke’sches Gesetz

Formänderungen

Druckbeanspruchung und Flächenpressung

Abscherung

Fertigungsverfahren Schneiden

Biegebeanspruchung

Widerstandsmoment

Querkraftverlauf und Momentenverlauf an Trägern und Wellen

Torsionsbeanspruchung

Anwenden des Wissens bei der Durchführung von Spannungsnachweisen

Beurteilen der Ergebnisse hinsichtlich ausgewählter Kriterien

Werkstoffauswahl

Dimensionierung, Bauteilform

Belastung

Wahlbereich 1: Werkstoffprüfung

Anwenden von Versuchen für die Überprüfung von Krafteinwirkung auf Bauteile 

SE

Kerbschlagbiegeversuch, Ultraschallprüfung, Torsionsversuch, Oberflächenprüfung, Härteprüfung

Wahlbereich 2: Prüftechnik

Beherrschen ausgewählter Messgeräte zur Überprüfung von Maßen in der Fertigung von Bauteilen

Messschieber, Bügelmessschraube, Messuhr, elektronische Messtaster

Qualitätsbegriff, Qualitätsmanagement

Prüfprotokoll

Wahlbereich 3: Zusammenbauzeichnungen

Anwenden der Kenntnisse auf die Analyse einer technischen Zusammenbauzeichnung

Bearbeitung von Aufgabenstellungen aus der Praxis

Funktionen der Bauteile und Baugruppen

Dimensionierung von Bauteilen

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Bestimmung von Normteilen

Montage- bzw. Demontage

Wahlbereich 4: Konstruktionstechnik

Anwenden des Wissens bei der Bearbeitung von Konstruktionsaufträgen

VDI-Richtlinie

Getriebe- oder Wellenkonstruktion

Analysieren

Anforderungsliste, Funktionsanalyse

Konzipieren

Suche nach Lösungsvorschlägen

Entwerfen

Berechnung

Werkstoffauswahl

Dimensionierung von Bauteilen

Ausarbeiten

Jahrgangsstufe 13 - Schwerpunkt Bautechnik

Lernbereich 1: Beton- und Stahlbetonbau 40 Ustd.

Kennen der für die Herstellung von Frischbeton notwendigen Bestandteile

SE

Zement

Gesteinskörnung

SE: Siebversuch

Wasser

Kennen des Einflusses der Bestandteile auf die Eigenschaften von Beton

Tabellenbuch, Normen

Frischbeton

SE: Ausbreitversuch, Erstarrungsverhalten, Druck-Biegezug

Festbeton

Anwenden der mathematischen Grundlagen auf die Materialberechnung

Standardbeton

Stoffraumberechnung

Kennen der Wirkungsweise von Stahlbeton im Hinblick auf den Einsatz als tragendes Bauteil

historische Entwicklung

Faktoren für das Zusammenwirken von Stahl und Beton

Arten und Funktion der Bewehrungselemente

Anordnung der Hauptbewehrung in Abhängigkeit von der Belastung der Bauteile

SE

Träger, Decke, Stütze

Einblick gewinnen in die technologische Herstellung von Beton und Stahlbeton

Kennen der Einflüsse auf die Dauerhaftigkeit von Beton und Stahlbeton

SE

Exkursion

Betonkorrosion

Stahlkorrosion

Betonauswahl durch fachgerechte Bestimmung der Expositionsklassen

Dauerhaftigkeit

Verbundwirkung

Festlegung der Betondeckung in Abhängigkeit von den Einflüssen

Anwenden der Richtlinien der prinzipiellen Bewehrungsführung in Abhängigkeit von der Belastung verschiedener Stahlbetonbauteile

Norm, Tabellenbuch

Richtlinien

Träger

Decken

Anwenden mathematischer Verfahren zur Bemessung von Stahlbetonbauteilen

Tabellen

kd-Verfahren für Träger und Decken

Stabbewehrung

Mattenbewehrung

Schnittlängenberechnung

Beherrschen der Darstellung von Balkenbewehrungen

Bewehrungsplan

Biegeplan

Materialliste

Lernbereich 2: Bauphysik 30 Ustd.

Kennen bauphysikalischer Einflüsse auf ein Bauwerk

ökonomische, ökologische, hygienische Aspekte

Feuchtigkeit

Temperatur

Schall

Schallschutz

Anwenden von Bautenschutzmaßnahmen zur Gewährleistung der Funktion und der Nutzung eines Gebäudes

Normen, Verordnungen

Abdichtung gegen Bodenfeuchtigkeit

Anordnung der Wärmedämmung

Beurteilen vorhandener Baukonstruktionen hinsichtlich Bauschäden durch

unsachgemäße Nutzung

nichtfachgerechte Bauausführung

Beherrschen von mathematischen Verfahren bei Wärmeschutzberechnungen

Nachweis nach DIN

Tabellen

Nachweis nach Energieeinsparverordnung (EnEV)

Bauteilverfahren

Dimensionierung von Bauteilschichten und deren grafische Darstellung

Ermittlung des Temperaturverlaufs und dessen grafische Darstellung

Lernbereich 3: Technisches Projekt 40 Ustd.

Gestalten eines Projektes 

Projektmanagement

Kundenauftrag

Lasten- und Pflichtenheft

Projektphasen

Vergleich von Lösungsvarianten unter technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten

Beachtung gesetzlicher Vorschriften

Arbeitsschutz, Gesundheitsschutz, Ergonomie

technische Dokumentation

CAD

Beurteilen der Projektergebnisse

Präsentation

Kritikfähigkeit

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Wahlbereich 1: Schalungsbau

Kennen von Schalungssystemen zur Formgebung von Beton- und Stahlbeton

Wirtschaftlichkeit

Schalungselemente

Beanspruchung von Schalungen

systemlose Schalungen

Holzschalungen (traditionell)

Systemschalungen

Aufbaurichtlinien

Wahlbereich 2: Energiestandards für Gebäude

Einblick gewinnen in die Problematik energiesparend zu bauen

Vergleich Niedrigenergiehaus, Passivhaus, Plusenergiehaus

Aufwand-, Nutzenbetrachtung

Primärenergie

Wasserdampf

Lüftungsanlage

Heizungssystem

Kennen der Energiestandards für Gebäude

Beurteilen von Konstruktionsteilen hinsichtlich energieeffizienten Aufbaus

Beispielprojekte

Wahlbereich 3: Moderner Betonbau

Einblick gewinnen in die Anwendung alternativer Betonkonstruktionen

Spannbeton

Stahlverbundbeton

Kennen der Anforderungen an alternative Baustoffe

Faserbeton

Textilbeton

Holzbeton

Kennen der Einsatzmöglichkeiten 

Beispielprojekte

Jahrgangsstufe 13 - Schwerpunkte Elektrotechnik und Maschinenbautechnik

Lernbereich 1A: Sensorik und Aktorik 35 Ustd.

Kennen der Möglichkeiten der industriellen Fertigung unter Verwendung von cyberphysischen Systemen

Kennen der Grundlagen zur Einbindung von Sensoren und Aktoren in Netzwerke

Busstrukturen

Schnittstellen

Adressierung

Kennen von ausgewählten Sensoren und Aktoren

Einteilung der Sensoren

schaltende, messende

taktile, berührungslose

Schaltverhalten

Signalübertragung

Sensoren

Temperatur: Thermoelement

Kraft: Dehnungsmessstreifen, Piezosensor

Position: kapazitive, induktive, optische

Aktoren

Überblick

pneumatischer Aktor

Schrittmotor

Servomotor

Piezoaktor

Formgedächtnisaktor

Übertragen des Wissens auf die Auswahl von Sensoren und Aktoren

Auswahlkriterien

Beurteilen von erstellten Anlagen

Software-Tool

Kritikfähigkeit

Optimierungsansätze

Performance Level required

EN ISO 13849

Sicherheitsvergleich

Lernbereich 1B: Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) 35 Ustd.

Gestalten von speicherprogrammierbaren Steuerungen

Aufbau und Wirkungsweise von SPS

Prozessor, Speicher, E/A-Geräte, Adressierung

Betriebsablauf

elektrischer Anschluss binärer Ein- und Ausgabegeräte

sicherheitstechnische Anforderungen

normgerechte Programmierung

grafische Funktionsdarstellung von Steuerungsabläufen mittels GRAFCET

Beherrschen der Simulation und des experimentellen Aufbaus verschiedener steuerungstechnischer Probleme

Nutzung von Computern oder digitalen Endgeräten

SE

Beurteilen von erstellten Programmen

Optimierung von Programmabläufen

Kritikfähigkeit

Zuverlässigkeit und Sicherheit

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Lernbereich 1C: Computergestützte Fertigung (CAM) mittels CNC-Fräsmaschine 35 Ustd.

Kennen der Bedeutung von CAD/CAM-Systemen und CNC-Werkzeugmaschinen in der industriellen Fertigung

Kennen der Grundlagen der Zerspanungstechnik

Schneidengeometrie

Gleichlauffräsen, Gegenlauffräsen

Übertragen des Wissens auf die Vorbereitung der CNC- und der CAM-Programmierung

Schnittgrößenberechnung

Überblick Schneidwerkstoffe

Werkzeugauswahl

Werkzeugzuordnung

technologische Abfolge

Beherrschen der CNC-Programmierung einer Fräsmaschine

Koordinatensysteme, Bezugspunkte

Konturprogrammierung mit Schlichtaufmaß

Programmierung mit Passmaßen und Toleranzfeldmitte

Fräserradienkorrektur

Programmierung von Zyklen

Rechtecktasche, Kreistasche

gerade Nut, Kreisbogennut

Bohrzyklus, Gewindebohrzyklus

Konturfräszyklus

Beherrschen einer CAM-Software zur Programm­erstellung für die Bearbeitung von Fräsbauteilen

Einlesen des CAD-Modells

Setzen des Nullpunktes

Definieren des Rohmodells

Generieren der CAM-Jobs

Vorgabe der Jobs

Beherrschen der Simulation der computerge­stützten Fertigung

Nutzung von Computern oder digitalen Endgeräten und Simulationssoftware

Realisierung an Werkzeugmaschinen

Diskussion: 3D-Druck

Beurteilen von erstellten CNC- und CAM-Programmen

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Diskussion: Künstliche Intelligenz perspektivisch für die Optimierung von Fertigungsabläufen 

Lernbereich 1D: Computergestütztes Konstruieren (CAD) 35 Ustd.

Kennen der Möglichkeiten des Konstruierens mit Hilfe von CAD-Systemen

Beherrschen der digitalen Erstellung von Volumenkörpern

Arbeit mit Tabellenbuch

Modellierung

Vorgabe von Zeichnungen und/oder Beschreibungen

Extrusion, Drehung

Bohrung, Senkung, Gewinde

Fase, Rundung

einfache Mustergeometrie

Setzen der Ursprungsebene

vollbestimmte Skizzen

geeignete Anzahl von Parametern und Beziehungen

Anwenden der Grundregeln der technischen Kommunikation bei der digitalen Erstellung von Einzelteilzeichnungen

Grundlagen der Darstellung

notwendige Ansichten

Schnittdarstellungen

Bemaßung

Rauheitsangaben 

anhand von Vorgaben

Gestalten von Baugruppen mittels CAD

Platzieren der Bauteile und Baugruppen

Vorgabe von Baugruppenzeichnungen und Stücklisten

Reduzieren von Freiheitsgraden

Setzung von Abhängigkeiten bzw. Verknüpfungen

Realisierung von beweglichen Bauteilen

Begrenzung von beweglichen Bauteilen

Platzieren von Normteilen

Beurteilen von mit einem CAD-System erstellten Konstruktionen

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Lernbereich 1E: Energietechnik 35 Ustd.

Kennen der Elemente und Funktionen des Energieversorgungsnetzes

alternative Energien

Exkursion

Kennen der Grundlagen der Drehstromtechnik

Erzeugung

Stern- und Dreieckschaltung

Leistungen

symmetrische und asymmetrische Belastung

Sternpunktverschiebung

SE

Bedeutung des Neutralleiters

Kennen der Schutzmaßnahmen nach DIN VDE 0100 

Netzformen

Überblick über Schutzmaßnahmen

Leitungsschutz (LSS)

Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)

Übertragen der Kenntnisse zu Aufbau und Funktion des idealen Transformators auf

reale Transformatoren

Einphasentransformator

Übersetzungsverhältnisse

Wirkungsgrad

Eisen- und Kupferverluste

Kurzschlussspannung

Kurzschlussstrom

Leerlaufspannung

Bauformen

Kleintransformator, Messwandler

Trenntransformator

Spartransformator

Übertragen des Wissens über Drehstromtechnik auf Funktion und Betriebsverhalten des asynchronen Kurzschlussläufers

Drehfelderzeugung, Motorprinzip

Pole, Schlupf, Wirkungsgrad

Kennlinien

SE

Belastungskennlinie

Hochlaufkennlinie

Anlaufverhalten

Drehrichtungsumkehr

Stern-Dreieck-Schaltung

SE

Drehzahlsteuerung

Frequenzumrichter als Steuerungselement

Lernbereich 1F: Programmierung von Mikrocomputersystemen 35 Ustd.

Kennen von Anforderungen an Software

Analyse, Entwurf, Implementierung, Dokumentation

Kennen von Grundlagen der ereignisgesteuerten Programmentwicklung

Programmstrukturen

Sequenz, Iteration, Alternative

Programmablaufplan

Stack, Unterprogramm, Interrupt

Datenstrukturen

Schnittstellen und Parameterübergabe über Register

SE

Beherrschen von Analyseverfahren

Analyse des Verhaltens von Mikrocomputersystemen

Zeitverhalten, Verarbeitungsbreite

Analyse von Algorithmen

Zeitverhalten, Codegröße

Analyse von Problemstellungen

Übertragen des Wissens zur Mikrocomputertechnik auf die Entwicklung von Software

automatische Messwerterfassung, Prozesssimulation

Messwerterfassung

Prozesssteuerung

Prozessvisualisierung

Bewerten ökonomischer und ökologischer Faktoren bei der Aufgabenrealisierung

Arbeitszeit- und Materialaufwand in Abhängigkeit von der Art der Realisierung der Aufgabenstellung

Lernbereich 1G: Konstruieren 35 Ustd.

Kennen der methodischen Grundlagen zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte

Philosophie: Kausalität und Kausalkette

Physik: Ursache-Wirkung-Beziehungen

Normen: VDI-Richtlinien 2221-2225

Problemlösungsprozess

Konstruktionsmethodik und Konstruktionsarten

systematisches Arbeiten nach Prinzipien, Richtlinien und Regeln

Übertragen der Methoden der Informationsbeschaffung und -aufbereitung auf Analyse und Synthese von technischen Systemen

konventionelle Methoden

intuitiv betonte Methoden

systematisch-analytische Methoden

Übertragen des Wissens über Methoden auf das Analysieren des Konstruktionsauftrags

technische Systeme zur Übertragung von mechanischer Energie, zum Heben oder Stützen von Lasten oder zur Fertigung von Bauteilen

Klären und Präzisieren der Aufgabenstellung

Forderungen des Auftraggebers

Definition gewünschter Eigenschaften

Erstellen einer Anforderungsliste

Formulierung einer klaren Zielstellung

Übertragen dieser Kenntnisse und Fertigkeiten auf das Konzipieren technischer Systeme

mehrere Lösungsvorschläge

Struktur und Verhalten technischer Systeme

Bedeutung und Grenzen der Idealisierung bei der Beschreibung technischer Systeme

Gesamtfunktion und Blackbox

Teilfunktionen zur Kraft-, Momenten- und Bewegungswandlung

Entwicklung einer Lösung aus einer Zielvorgabe

Funktionsstruktur

Realisieren der Teilfunktionen

Modellbildung 

Entwickeln der Gesamtlösung

Bewertung und Auswahl der Konzepte nach

Technikfolgen-Abschätzung und Risikobewertung

der technischen Wertigkeit

Kompromisscharakter technischer Lösungen

der wirtschaftlichen Wertigkeit

Machbarkeitsbewertung

der Gesamtwertigkeit

Anwenden des maschinenbautechnischen Wissens beim Entwerfen technischer Systeme

Grobgestalten und Feingestalten

systematisches Gestalten nach Gestaltungsgrundregeln, -prinzipien und - richtlinien

Bewerten des Entwurfes

Beherrschen des Ausarbeitens aller notwendigen Dokumente

Nutzung mathematischer Verfahren

Einsatz mathematischer und technischer Standardsoftware

technische Dokumentation des Produktes

Stücklisten

Einzelteil-, Gruppen- und Gesamtzeichnungen

Berechnungen, Spannungsnachweise, Kraft- und Momentenverläufe und Spannungsverteilungen

Dokumentation des Konstruktionsprozesses und des Konstruktionsergebnisses

Präsentation

Nutzen von IuK-Systemen

Lernbereich 1H: Innovative Werkstoffe und ausgewählte Werkstoffprüfverfahren 35 Ustd.

Übertragen des Wissens über Werkstoffe auf die Auswahl von Werkstoffen

aktuelle technische Entwicklungen

Belastung, Beanspruchung

Eigenschaften

Binnendifferenzierung: Eigenschaftsänderung durch Beschichtung von Werkstoffen

Fertigungsverfahren

wirtschaftliche Aspekte

ökologische Aspekte

Anwenden ausgewählter Werkstoffprüfverfahren zur Bestimmung der Werkstoffeigenschaften

Überblick

aktuelle Entwicklungen

Rasterelektronenmikroskopie

SE

digitale Bildkorrelation (DIC)

Exkursionen

Thermographie

Binnendifferenzierung: konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie, akustische Emission

Computertomographie

Beherrschen der Auswahl von Werkstoffen für spezielle Anwendungsgebiete

Überblick

Anwendungsmöglichkeiten

Binnendifferenzierung: Hochtemperaturanwendungen

Plakatgestaltung, Präsentation

Werkstoffe für Sensoren und Aktoren

Piezokeramiken

Formgedächtnislegierungen

Leichtbaukonstruktionswerkstoffe 

Faserverbundwerkstoffe

ultrafeinkörnige Werkstoffe

Aluminium- und Magnesiumlegierungen

Titanlegierungen

Werkstoffe für dynamische Beanspruchungen

TRIP-/TWIP-Stähle

zellulare Metalle

Beurteilen der getroffenen Werkstoffauswahl

Auswahlkriterien 

Eignung

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen 

Lebensdauer

Nutzwertanalyse

Optimierungsmöglichkeiten

Projekt

Alternativen

Lernbereich 1J: Luftfahrzeugtechnik 35 Ustd.

Einblick gewinnen in die Luftfahrzeugtechnik

gesellschaftliche Anforderungen

technische Normung, gesetzliche Rahmenbedingungen, Wirtschaftlichkeit, Umweltbelastung, Sicherheit, Lärmbelastung

internationale und nationale Organisationen der Luftfahrt

Klassifizierung von Luftfahrzeugen

nach Verwendungszweck, nach Bauart

Auswahl geeigneter Werkstoffe

aktuelle Entwicklungen

Al-Legierungen

Verbundwerkstoffe

Kunststoffe

Kennen des grundlegenden Aufbaus eines Luftfahrzeuges

Konstruktionsgruppen

Rumpfwerk

Tragwerk

Leitwerk

Fahrwerk

Triebwerk

Betriebsausrüstung

Steuerruder

Höhen-, Quer- und Seitensteuerung

Landeklappen und Vorflügel

Trimmanlage

Übertragen des Wissens auf die Belastungen am Flugzeug

Lastvielfaches

Kennen der Arten der Schubkrafterzeugung

Luftschraube

Strahltriebwerk

Kennen des Aufbaus und der Funktion von Flugtriebwerken

Turbinentriebwerke

Hauptbaugruppen: Kompressor, Brennkammern, Turbine

Arten: Jettriebwerk, Mantelstromtriebwerk, Turboproptriebwerk

Kolbentriebwerke

4-Takt-Prinzip

Kühlsystem, Zündanlage, Kraftstoffanlage

Anordnung der Zylinder

Übertragen physikalischer Grundlagen auf die Wirkungsweise von Bordinstrumenten

Druck

statischer Druck

Staudruck

Gesamtdruck

Strömungsgeschwindigkeit

Magnetfeld

Aufbau und Funktion der Bordinstrumente

Fahrtmesser

Höhenmesser

Variometer

Magnetkompass

Wendezeiger

Beurteilen der Auswirkungen von Masse und Schwerpunktlage des Luftfahrzeugs auf die Flugeigenschaften

Mindest- und höchstzulässige Masse

Trimmung

Ballast

Beladeplan

Lernbereich 1K: Aerodynamik 35 Ustd.

Kennen relevanter physikalischer Grundlagen der Strömungslehre

Gesetz von Bernoulli

Kontinuitätsgesetz

Anwenden des Wissens auf die Entstehung des aerodynamischen Auftriebs

Kennen der aerodynamischen Strömung

laminare und turbulente Strömung

Umströmung des Tragflügels

Grenzschicht

Reynoldszahl

Machzahl

Einfluss der Profil- und Flügelgeometrie

Profiltiefe, Profildicke

Wölbung

Einstellwinkel, Anstellwinkel

Beherrschen der Berechnung der Auftriebskraft

Auftriebsbeiwert

Kennen der Funktionsweise von Auftriebshilfen

Staudruck in Abhängigkeit von Medium und Strömungsgeschwindigkeit

Vergrößerung der Wölbung

Vergrößerung der tragenden Fläche

Grenzschichtauffrischung

Kennen der aerodynamischen Widerstände

Druck- und Formwiderstand

Reibungswiderstand

induzierter Widerstand

Interferenzwiderstand

Beherrschen der Berechnung der Widerstandskraft

Widerstandsbeiwert

Wertetabellen und grafische Darstellungen

Übertragen des Wissens auf die Auswirkung von Änderungen des Anstellwinkels für Auftriebs- und Widerstandsbeiwert

Polardiagramm

Strömungsabriss 

Anwenden der Berechnung von Kräften auf die Flugzustände

Kräfteplan

Horizontalflug

Steigflug

Gleitflug

Kurvenflug

Beurteilen ökonomischer und ökologischer Aspekte der Aerodynamik

Technikfolgen-Abschätzung und Risikobewertung

Fluglärm

Reichweite eines

Flugzeuges

Flugleistung

Reduzierung der CO2-Emission

Lernbereich 2: Technisches Projekt 40 Ustd.

Gestalten eines Projektes

Projektmanagement

Kundenauftrag

Lasten- und Pflichtenheft

Projektphasen

Vergleich von Lösungsvarianten unter technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekten

Beachtung gesetzlicher Vorschriften

Arbeitsschutz, Gesundheitsschutz, Ergonomie

technische Dokumentation

Beurteilen der Projektergebnisse

Präsentation

Kritikfähigkeit

Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen

Wahlbereich 1: Robotertechnik

Einblick gewinnen in die historische Entwicklung der Robotertechnik

Vaucansons Ente, Droiden der Schweizer Droz & Droz (1774)

Kennen der Grundlagen der Robotik

Begriffsdefinition „Roboter“ und „Robotik“

Einsatzmöglichkeiten 

Roboterethik, Asimovsche Gesetze

Klassifizierung von Robotern 

Internetrecherche zu Beispielen

Freiheitsgrade

Achsen von Robotern

Übertragen des Wissens zu technischen Systemen auf den Bau und die Programmierung von einfachen Robotersystemen

Verwendung eines Robotersystems mit grafisch orientierter Programmieroberfläche

Steuerung von Bewegungen des Roboters

Roboter mit Sensor

Kollaborierende Roboter

Diskussion: Künstliche Intelligenz für die Robotik

Wahlbereich 2: Qualitätsmanagement

Einblick gewinnen in die Grundlagen des Qualitätsmanagements (QM)

Entwicklung des QM

Grundbegriffe

DIN EN ISO 9000

Nutzen und Ziele des QM

Kennen der Werkzeuge des Qualitätsmanagements

Fehler-Möglichkeits- und Einflussanalyse

House of Quality

statistische Qualitätsüberwachung

Wahlbereich 3: Leistungselektronik

Kennen der Funktion von Bauelementen der Leistungselektronik

Thyristor, DIAC, TRIAC

Kennen des schaltungstechnischen Aufbaus eines Dimmers

verlustfreie Stromsteuerung

Phasenanschnittsteuerung

Einblick gewinnen in die Aufgaben von Schaltungen der Leistungselektronik

dreiphasiger Gleichrichter

Wechselrichter

Frequenzumrichter

Antriebstechnik

Gleichstromumrichter

Pulsbreiten- und Pulsfrequenzmodulation

Wahlbereich 4: Grundlagen vernetzter IT-Systeme II

Kennen von Weitverkehrsnetzwerken (WAN)

Aufbau eines WAN

Vermittlungsstandards

WAN-Technologien

Übertragungssysteme

Sich positionieren zu Datenschutz und zu Datensicherheit in Rechnernetzen

Standards des BSI

EU-DSGVO

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