Profil NWT

Eines unserer Profilfächer ist NwT (Naturwissenschaft und Technik), das ab Klasse 8 vierstündig unterrichtet wird. Hier werden die Kompetenzen aus den naturwissenschaftlichen Basisfächern aufgegriffen und nicht nur im Hinblick auf technische Aspekte erweitert.

Ziel ist fachübergreifendes naturwissenschaftliches Denken unter Einbezug der modernen technischen Möglichkeiten, damit aktuelle und globale Fragestellungen interdisziplinär bearbeitet werden können.

NwT am ESG ist eingebettet in den umfassenden Unterricht im Bereich der MINT-Fächer.

Hier nun konkrete Beispiele aus dem Unterricht:

Klassenstufe 8

Die Unterrichtseinheit „Werkstoff Holz“ vermittelt die direkte Umsetzung von einer selbst erstellten technischen Zeichnung in ein eigenes Produkt. Die Unterrichtseinheit ist in zwei Blöcke unterteilt. Der erste Block umfasst das Erlernen wesentlicher Regeln des technischen Zeichnens. Im zweiten Block erfolgt die Fertigung des selbst geplanten Produkts aus Holz (zum Beispiel ein Desktop-Organizer), wofür zu Beginn der richtige und sichere Umgang mit den Werkzeugen und Maschinen (Ständerbohrmaschine, Dekupiersäge und Akkuschraubbohrer) erlernt wird.

Die Unterrichtseinheit „Stoffe und Verfahren - Seife“ beinhaltet die Herstellung eines eigenen Produkts in Teamarbeit. Zu Beginn der Einheit werden verschiedene Seifen untersucht und ihre Wirkungsweise auf Grundlage der Stoffeigenschaften der Tenside erklärt. Praktisch ergänzt wird die Einheit durch die Herstellung eines eigenen Seifen-Produkts aus Seifengrundstoff und weiteren Inhaltsstoffen. Dabei entwickeln die Schülerinnen und Schüler selbstständig eine Idee für ihr Produkt, planen die Herstellungsschritte und führen sie durch.

Bei der Unterrichtseinheit „Roboterprogrammierung“ lernen die Schülerinnen und Schüler mit LEGO MINDSTORM die Grundlagen der Programmierung und Messwerterfassung kennen. Einfache Programme können mit der symbolorientierten Programmiersoftware nahezu intuitiv erstellt werden, welche der Roboter dann ausführt.

Klassenstufe 9

Im Mittelpunkt der Unterrichtseinheit „Informationsaufnahme und -verarbeitung“ steht u.a. die Informationsaufnahme durch Sinne und Sensoren sowie die Informationsverarbeitung, bei der es darum geht Informationen mittels Regelkreisen nachzuvollziehen und selbst zu gestalten. Dabei lernen die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit dem ARDUINO Microcontroller, um mithilfe einer Programmiersprache Informationsverarbeitungsprozesse aus der Natur nachzuvollziehen. Dabei können ebenfalls mittels Baus eines „Lichtpfeifers“ physikalische Aspekte elektronischer Schaltungen wiederholt und praktisch geübt werden. Ein Lichtpfeifer stellt eine einfache Alarmanlage dar: Bei Lichteinfall fängt die Anlage an zu pfeifen, bei Dunkelheit bleibt sie stumm. Die Schülerinnen und Schüler können die Alarmanlage zum Beispiel zu Hause zum „Schutz“ von Süßigkeiten verwenden, welche in einer Schublade versteckt sind …

Die Unterrichtseinheit „Stoffe und Produkte“ knüpft an die Erkenntnisse aus Klasse 8 an, indem sie statische Konstruktionen fokussiert, die mittels verschiedenster Baumaterialien u.a. Holz untersucht werden. Die jährliche Teilnahme am Wettbewerb der Schüleringenieurkammer im Bereich statischer Konstruktionen hat in den letzten Jahren Schülerinnen und Schüler immer wieder zu Höchstleistungen in den Bereichen Architektur, Statik und Design angetrieben und die ein oder andere Platzierung hervorgebracht. Ziel ist es, die theoretischen Aspekte der Unterrichtseinheit in einem großen Projekt praktisch umzusetzen. Von Stadiondächern über Sprungschanzen und Brücken bis hin zu Türmen war in den letzten Jahren viel Interessantes dabei. Die Förderung von Kompetenzen im Bereich Projektmanagement steht hier ebenso im Fokus und knüpft auch hier an die Erkenntnisse aus Klasse 8 an.

In der Unterrichtseinheit „Energie und Mobilität“ steht die Fortbewegung in all ihren Facetten im Fokus. Es geht um den Vergleich natürlicher (biologischer) Bewegungsabläufe im Vergleich zu technischen Optionen der Mobilität. Hierbei spielt die Verknüpfung von Naturwissenschaft und Technik eine besonders große Rolle, indem Möglichkeiten der Bewegung verglichen und Grenzen aufgezeigt werden können. Eigene Konstruktionen wie z.B. ein Mausfallenauto können hier hilfreich sein, um in praktischen Phasen forschendes Arbeiten zu unterstützen und Theorie und Praxis zu verknüpfen.

Klassenstufe 10

Die Unterrichtseinheit „Windradpumpe“ hat als Ziel den Bau eines Windrades, welches über ein Getriebe Wasser in die Höhe pumpt. Ausgangspunkt ist die Erarbeitung der theoretischen Grundlagen, daran anschließend erfolgen Planung und Bau der einzelnen Komponenten (Rotor, Turm, Pumpe und Getriebe). Nach einer Optimierungsphase mit Versuchen werden die einzelnen Bestandteile zusammengefügt und abschließend wird der Gesamtwirkungsgrad der Anlage ermittelt.

Mit Hilfe des mechatronischen Lehr- und Lernsystems MecLab von FESTO-Didactic werden in der Unterrichtseinheit „Automatisierungstechnik“ typische Prozesse industrieller automatisierter Systeme simuliert. Das System beinhaltet drei Stationen (Transportband, Stapelmagazin und Handling), welche typische Abläufe in Fertigungs- und Verarbeitungsprozessen nachbilden. So müssen die Schülerinnen und Schüler zum Beispiel Miniaturfußbälle in Dosen abpacken und diese an eine ganz bestimmte Stelle im „Lager“ transportieren.

Im Rahmen der Unterrichtseinheit „Mikrocontroller“ wird der Umgang mit einem „kleinen“ Computersystem und anderen Bauteilen der Digitalelektronik erlernt. Dazu gehört, Programmieren zu erlernen (einfache Textprogrammierung „Arduino“), elektronische Bauteile zu verstehen und Schaltbilder lesen und erstellen zu können. Die Schülerinnen und Schüler müssen zum Beispiel eine funktionierende Ampelanlage, bestehend aus Auto- und Fußgängerampel, bauen und programmieren.

„CAD (=computer-aided design) und CNC-Maschine (=computerized numerical controlled)” sind Inhalte der Unterrichtseinheit, welche das technische Zeichnen mit dem Computer und das Anfertigen eines Werkstücks mit einer Fräse vermittelt. Die Schüler fertigen zum Beispiel Kugelschreiber mit selbst entworfenen Gravuren an, erstellen Türschilder oder fräsen sich ihr eigenes Tangram.