Übersicht abgeschlossener NwT-Abschlussarbeiten

Bearbeiter: Maik Funk

Institut: Institut für Produktentwicklung (IPEK)

Betreuer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen

Co-Betreuer: Matthias Eisenmann

Abgabe: 16.06.20

Titel: Entwicklung und Evaluation eines Methoden-Handbuchs zur Problemlösungsmethodik für Lehrkräfte

Abstract: 

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Entwicklung und Evaluation eines Methodenhandbuchs zur Problemlösungsmethodik für Lehrkräfte auseinander. Grundlage für die Auswahl und Verwendung der Methoden ist das Schwerpunktmodul „Technik erleben und vermitteln“. Anhand der vorgestellten und im Workshop „Mechatronische Systeme und Produkte“ umgesetzten Methoden wurde eine Lehrkräftefortbildung konzipiert. Deren Aufbau orientiert sich an der Problemlösungsmethodik SPALTEN. Im Rahmen des Unterrichts in Naturwissenschaft und Technik kann es sowohl den Schüler*innen als auch den Lehrkräften als Hilfsmittel zur Problemlösung zur Verfügung gestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Methodenhandbuch für Lehrkräfte entwickelt, das es den Lehrkräften erlaubt, die Methoden in schülergerechter Weise zur Problemlösung anzuwenden.

 

 

Bearbeiter: Maximilian Muth

Institut: Institut für Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)

Betreuer: Dr. rer. nat. Dipl.-Ing. V. Gaukel

Co-Betreuer:  M. Sc. T. Sickert

Abgabe: 31.05.20

Titel: Entwicklung eines Schülerversuchs zur Mikrowellenerwärmung von Lebensmitteln

Abstract: 

Im gymnasialen Schulfach Naturwissenschaft und Technik (kurz: NwT) sollen den Schülerinnen und Schülern Kompetenzen vermittelt werden, welche ihnen helfen interdisziplinäre und gesellschaftlich relevante Themen aus wissenschaftlicher Sicht zu betrachten. Dabei stehen besonders alltagsnahe Themen im Vordergrund.
Ein weit verbreitetes Alltagsgerät, mit welchem sich Lebensmittel erwärmen lassen, stellt der Mikrowellenofen dar. Jedoch kennen nur wenige Anwender die Funktionsweise dieser Geräte und können sie beschreiben oder erläutern. Dabei werden Lebensmittel, allgemeiner Dielektrika, durch elektromagnetische Wellen, die sogenannten Mikrowellen, Energie zugeführt. Diese Energie interagiert mit den Molekülen der Dielektrika, wodurch eine Erwärmung dieser resultiert.
In dieser Arbeit soll eine Unterrichtseinheit über zwei Doppelstunden zum Thema „Mikrowellenerwärmung von Lebensmitteln“ erarbeitet werden. In ihnen lernen die Schülerinnen und Schüler in vereinfachter Art und Weise die physikalischen und chemischen Grundlagen der Erwärmung durch Mikrowellenöfen kennen. Im Anschluss dessen, werden passend dazu entwickelte, Schulversuche durchgeführt. Diese befassen sich mit den Erwärmungseigenschaften verschiedener Stoffe, beispielsweise Wasser, Öl und Eis, und sollen den Schülerinnen und Schülern die dielektrischen Eigenschaften dieser näherbringen. Dadurch kann das Verständnis für die, bei der Erwärmung durch Mikrowellen, ablaufenden Prozesse in den Lebensmitteln vereinfacht erklärt werden. So sollen die Schülerinnen und Schüler am Ende der Einheit in der Lage sein, elektromagnetische Wellen und deren Einfluss auf Dielektrika zu beschreiben. Durch methodisches Vorgehen sollen den Schülerinnen und Schülern dabei zusätzlich Kompetenzen wie Experimentieren oder Recherchieren beigebracht werden. Diese Versuche sowie die benötigten Arbeitsblätter, Stationskarten und Lückentexte, sollen in einem „Laborkoffer“ zusammengefasst werden und Lehrkräften als Leitfaden für diese Unterrichtseinheit dienen.

 

 

 

Bearbeiterin: Tugba Temel

Institut: Institut für Lebensmittelverfahrenstechnik (LVT)

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Heike Karbstein

Co-Betreuer: M.Sc. Nico Leister, M.Sc. Thomas Hufnagel

Abgabe: 23.12.19

Titel: Untersuchungen zur Einstellung von Mikrostruktur und Füllgrad von Doppelemulsionstropfen durch Einsatz von mikrofluidischen Glaskapillarsystemen

Abstract: 

In dieser Zulassungsarbeit wurden W1/O/W2-Doppelemulsionen mittels mikrofluidischen Glaskapillarsystemen hergestellt. Als lipophiler Emulgator diente PGPR in der dispersen Phase. Die konstanten Stoffsysteme waren destilliertes Wasser und PVOH-Lösung. Für die Ölphase wurde zunächst Rapsöl verwendet und im Anschluss mit MCT-Öl weitergearbeitet.
Mit Hilfe der mikrofluidischen Glaskapillarsystemen können monodisperse Emulsionen mit gleichen Füllgraden produziert werden. Durch Variation der Volumenströme ist es möglich die Tropfengröße gezielt einzustellen. Die Standardabweichung der Tropfengröße ist sehr klein, dass die hergestellten Tropfen als gleich angenommen werden können. Der multiple Charakter der hergestellten Emulsionen ist bis zu vier Wochen stabil. Daher sind Nachmessungen in unterschiedlichen Zeitintervallen möglich. Instabilitätsmechanismen wie Koaleszenz und Diffusion von der inneren Wasserphase in die kontinuierliche Phase tragen der Änderung der Tropfengröße bei. Nach Lagerung im Kühlschrank nimmt die Tropfengröße der hergestellten Emulsionen ab. Parameter wie Viskosität, Volumenströme und Reinheit der eingesetzten Systemstoffe haben großen Einfluss auf die Herstellung von Doppelemulsionen. Die Versuche mit Rapsöl und MCT-Öl zeigen, dass kleine Luftbläschen, Glaspartikel und das Lösen der Behandlung, negative Auswirkungen auf das System haben. Mit solchen Störfaktoren können keine Doppelemulsionen hergestellt werden. Hohe Viskosität der mittleren Phase erfordert einen hohen Volumenstrom der äußeren Wasserphase, um die
Ölphase durchtrennen zu können. Die Versuche mit ähnlichen Mikrofluidik-Chips zeigen, dass minimale Abweichungen der ID der Kapillaren bzw. der Abstand zwischen den Kapillaren, mit gleichen Stoffsystemen und Volumenströmen, große Auswirkungen auf das System und Tropfenbildung haben. Die Beeinträchtigung der Behandlung führt dazu, verschiedene Ergebnisse bei der Durchführung derselben Versuchsreihen, zu erhalten.

 

 

 

Bearbeiter: Fabian Riek

Institut: Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik

Betreuer: Prof. Dr. Gerd Gidion 

Co-Betreuer: Andreas Sexauer

Abgabe: 15.11.19

Titel: Unterrichtsentwurf zur Einführung von Programmiertechniken in Klasse 8 in NWT

Abstract:

Die Arbeit mit elektrischen Schaltungen und programmierten Code-Systemen sind Teil des Bildungsplans 2016 für den NwT-Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler können nach drei Jahren, also nach Abschluss der zehnten Klasse, „die Funktionsweise gesteuerter oder geregelter Systeme analysieren [sowie] Algorithmen für zeit- und sensorgesteuerte Prozesse entwickeln, beschreiben und darstellen“ (Bildungsplan NwT, 2016, Seite 27). Allerdings werden diese Konzepte in der Regel erst in der Klassenstufe neun, oft sogar erst in Klassenstufe zehn vorgestellt. Dabei wäre es auch denkbar, das grundlegende Verständnis bereits früher bei den Schülerinnen und Schüler zu verankern. Daraus stellt sich also die Leitfrage: Sind Schülerinnen und Schüler der 8. Klasse in der Lage, unter Zuhilfenahme von technischen Hilfsmitteln die Anfangsprobleme der technikgestützten Programmierung selbstständig zu lösen und wie ist deren Vorgehen hierbei?
In einem Zeitraum von vier Monaten soll mit Hilfe einiger Schülerinnen und Schüler der achten Klassenstufe ein Unterrichtskonzept durchgearbeitet werden, welches im folgenden Text vorgestellt werden wird. Dabei soll durch Beobachtung der Schülerinnen und Schüler durch die Lehrkraft beziehungsweise den Experimentator festgestellt werden, wie sich die Schülerinnen und Schüler mit komplexer werdenden Themen auseinander setzen und Probleme ohne großes Vorwissen lösen. Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit soll herausgefunden werden, ob es
möglich ist, bereits im ersten Jahr des NwT-Unterrichts informationstechnisch zu arbeiten und den Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit zu lassen, kreative Lösungsansätze zu entwickeln. Hierfür werden zunächst die vorliegenden Hilfsmittel vorgestellt und für den Leser dem Anspruch entsprechend erklärt. Im gleichen Zug werden die didaktischen und pädagogischen Faktoren für die Planung des Unterrichts dargestellt werden, welche aus Sicht des Experimentators signifikant für erfolgreichen Unterricht sind. Dies soll durch Fachliteratur belegt und untermauert
werden. Mit Hilfe derer werden darauffolgend auch die Kriterien der Auswertung vor Beginn des Experiments festgelegt werden. Im anschließenden Kapitel wird die Durchführung der experimentellen Phase erläutert werden und zugleich eine Analyse der festgestellten Tatsachen erfolgen. Das abschließende Fazit soll nochmals die analysierten Punkte resümieren und die zuvor gestellte Leitfrage beantworten. Die Motivation für diese Arbeit ist derWunsch, selbst einmal mit den noch jungen Schülerinnen und Schüler schon im ersten Halbjahr nach Start des Fachs NwT den Unterricht mit Sensoren und autonom betriebenen Maschinen zu erleben. Klassische schulische Strukturen sollen mit der Einführung des neuen projektorientierten Fachs Naturwissenschaft und Technik durch neue Ideen ergänzt werden, um den Jugendlichen schon von Beginn an zu einer zukunftsgerichteten Ausbildung
zu verhelfen. Daher sollen darüber hinaus Erfahrungen gesammelt werden, welche später zu einem lernoptimierten Unterricht verhelfen und den Schülerinnen und Schülern neue Möglichkeiten bieten, auf anderen Wegen Wissen und
Methodenreichtum zu erlangen.

 

 

 

Bearbeiterin: Angela Klein

Institut: KIT, IPEK

Betreuer: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen

Co-Betreuer:  Matthias Eisenmann

Abgabe: 13.09.2019

Titel: Ingenieursmäßige Denk- und Arbeitsweisen in Form von Methoden für Schüler verfügbar machen – am Beispiel der FMEA

Abstract: 

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Ingenieursmethode FMEA auseinander und wie diese für Schülerinnen und Schüler verfügbar gemacht werden kann. Produktentwicklung ist ein iterativer Prozess, indem immer wieder Fehler auftauchen können. Diese können in einem Unternehmen zeitlichen wie auch finanziellen Schaden anrichten. Das Ausmaß solch eines Prozesses ist vielen Schülerinnen und Schülern nicht bewusst. Eine gängige Methode, um solch ein Risiko zu minimieren ist die FMEA. Durch das Unterrichtsfach Naturwissenschaft und Technik hat man die Möglichkeit den Schülerinnen und Schülern diese Arbeitsweise zu vermitteln. Im Zuge dieser Arbeit wurde ein Unterrichtsentwurf entwickelt, der den Schülerinnen und Schülern die Methode FMEA näherbringt.

 

 

 

Bearbeiterin: Katharina Werner

Institut: Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik

Betreuer: Prof. Dr. Gerd Gidion

Co-Betreuer: Dr. Heike Puzicha-Martz

Abgabe: 19.08.2019

Titel: Untersuchung zur konzeptbasierten Gestaltung eines Lehr-Lern-Arrangements im Kontext der Leitperspektive "Bildung für nachhaltige Entwicklung" im Beispielbereich Windenergie als interdisziplinäre Thematik

Abstract:

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der strittigen Frage des Nutzens digitaler Medien im Rahmen der Bildung für nachhaltige Entwicklung im Vergleich zu reinen Naturerfahrungen. Im Fokus dabei steht eine Unterrichtseinheit zum Thema Windenergie, welche im Rahmen eines Praktikums im Jugendlabor TuN – Technik und Naturwissenschaften des Karlsruher Instituts für Technologie durchgeführt wurde. Diese Arbeit greift auf erste Erfahrungen aus der Praxis zurück und zeigt, wie sich auch digitale Medien in der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) integrieren lassen. Dabei geht es besonders um eine mögliche Umsetzung der Verknüpfung der beiden Methoden. Zentrale Fragestellung der Arbeit ist, wie die Konzepte von BNE und digitale Medien miteinander vereinbart werden können und welche Chancen und Herausforderungen sich dadurch ergeben. Ausgehend von diesen Überlegungen wir der Beitrag digitaler Medien zur Förderung der Gestaltungskompetenz für nachhaltige Entwicklung untersucht und diskutiert.

 

 

 

Bearbeiter: Christian Riedinger

Institut: KIT, IPEK

Betreuer: Univ.-Prof. Dr.-Ing Sven Matthiesen

Co-Betreuer: M.Sc. Kevin Hölz

Abgabe: 15.11.2018

Titel: Entwicklung eines didaktischen Konzepts zur schülergerechten Vermittlung eines Produktentwicklungsprozesses am Beispiel eines mechatronischen Systems

Abstract: 

Die vorliegende Arbeit setzt sich mit der Entwicklung einer Unterrichtseinheit zum Thema Produktentwicklung und Projektmanagement für die Sekundarstufe I auseinander. Für den Industriestandort Deutschland, der über wenige eigene Rohstoffe verfügt, ist es erforderlich Wirt-schaftswachstum durch innovative Produkte, zu generieren. Diese Innovationen werden dabei vorwiegend von Ingenieuren entwickelt. Im Schulalltag fällt jedoch auf, dass die Arbeitsweise eines Ingenieurs unbekannt ist. In den Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern setzt sich das Bild eines Daniel Düsentriebs durch, der in einer Garage eine neue Erfindung zusammen-baut. Dieses Bild hat nichts mit der modernen Arbeitsweise eines Ingenieurs gemein. Im Rah-men des Unterrichts in Naturwissenschaft und Technik besteht die Möglichkeit Schülerinnen und Schülern bereits früh die tatsächliche Arbeitsweise eines Ingenieurs näherzubringen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Unterrichtseinheit entwickelt, die den Schülerinnen und Schülern erlaubt, einen Produktentwicklungsprozess (PEP) am Beispiel eines mechatroni-schen Systems von der Ideenfindung zur Markteinführung zu durchleben.

 

 

 

Bearbeiter: Oliver Six

Institut: KIT, IPEK

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen

Co-Betreuer: Matthias Eisenmann

Abgabe: 26.Juni 2018

Titel: Entwicklung eines Lehrkonzepts für den Transfer von ingenieurmäßigem Vorgehen auf den schulischen Kontext

Abstract: 

Durch den immer stärker technisierten Alltag werden zukünftig mehr und mehr Ingenieure benötigt. Hierzu wurde in Baden-Württemberg das Schulfach Naturwissenschaft und Technik geschaffen, das die Schülerinnen und Schüler bereits in der Schule an Technik und den damit verknüpften Denk- und Arbeitsweisen heranführt. Um diese Ausbildung nachhaltig und fortschrittlich gestalten zu können, werden fähige Lehrkräfte benötigt, die es schaffen projektorientierten, problemorientierten und interdisziplinären Unterricht im diesem Fach zu gestalten. Um diese Aspekte den Studierenden besser vermitteln zu können wurde diese in der Veranstaltung "Mechatronische Systeme und Produkte" eingebungen und konnte so projekt- und problemorientiertes Arbeiten hautnah erleben. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zunächst mit den durch diese Veranstaltung lernbaren Fähigkeiten und zeigt anschließend auf, wie diese in den schulischen Kontext übertragen werden können. Abschließend werden die Entwicklungen der Schüler mit denen der Studierenden verglichen und Vorschläge für eine Erweiterung der entwickelten Unterrichtseinheit gegeben.

 

 

 

Bearbeiter: Silvan Palige

Institut: KIT, BLTII: Technische Biologie

Betreuer: Dr. Anke Neumann

Co-Betreuer: Michaela Zwick

Abgabe: 31.01.2017

Titel: Konzeption eines Unterrichtsversuches zum Thema: „Biotechnologische Produktion im Bioreaktor“

Abstract:

Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit war die Entwicklung eines Unterrichtsversuches mit einem kostengünstigen Bioreaktor. Dabei wurde aus einem im Handel erhältlichen Rührreaktor ein kleines Bioreaktorsystem entwickelt, bei dem die Prozessparameter (pH-Wert, Temperatur, Begasung, Rührgeschwindigkeit) für ein optimales Wachstum des Mikroorganismus Vibrio harveyi gesteuert werden können. Vibrio harveyi ist ein natürliches vorkommendes Meeresbakterium der Risikogruppe 1, welches durch Quorum Sensing ab einer gewissen Zelldichte bioluminesziert.

Zunächst wurden die rechtlichen Rahmenbedingungen und die Anforderungen des Bildungsplans für das Schulfach Naturwissenschaft und Technik (NwT) überprüft und auf Grundlage dessen mit der Entwicklung des Versuches begonnen. Zu verorten ist der Versuch ab Klasse 10. Die Biolumineszenz als beeindruckendes Phänomen kann dabei in Form des Schulversuches den Schülerinnen und Schüler (SuS) zugänglich gemacht werden. Um die Notwendigkeit des Bioreaktors didaktisch reduziert zu verdeutlichen wurde parallel ein Vergleichsversuch im Schüttelkolben angestellt. Vom Rührreaktor ausgehend konnte im Verlauf einiger Vorversuche die benötigte Peripherie zur Prozesssteuerung entwickelt werden. Die zeitliche Dauer der Fermentation bis zur Biolumineszenz lag bei vier Zeitstunden, wodurch sich eine besondere Eignung für den Schulunterricht ergibt.

Zusammen mit dem Vergleichsversuch im Schüttelkolben, kann der Versuch als Einstieg in das Thema Verfahrenstechnik herangezogen werden, um dabei die Grundlagen des Umgangs mit einem Bioreaktor und damit einhergehenden Unterschied zwischen der Steuerung und der Reglung eines technischen Systems zu erlernen. Im weiteren Verlauf der Arbeit konnten Ideen für kreative Weiterentwicklungen gefunden werden. Die zentrale Aufgabe des Faches NwT ist der fächerverbindende Unterricht der Naturwissenschaften in Form von projektartig-forschenden Phasen.

Link zu Veröffentlichung:

http://tebi.blt.kit.edu

 

 

 

Bearbeiter: Oliver-Robin Lang

Institut: Institut für Hydromechanik (IfH)

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Bodo Ruck

Co-Betreuer: Dipl.-Ing. Alexandra Richter

Abgabe: 01.07.2017

Titel: Windlasten auf Gebäude während konvektiver Starkwindereignisse (Downbursts)

Abstract:
Im Laboratorium für Gebäude- und Umweltaerodynamik (LGU) des Instituts für Hydromechanik werden ständig experimentelle Untersuchungen zu Fragen der Umweltaerodynamik durchgeführt. Dabei werden Strömungsvorgängen in der atmosphärischen Grenzschicht und deren Wechselwirkung zwischen technischen (z. B. Gebäuden, Häuseransammlungen, Straßenzüge) oder natürlichen Strukturen (Bäume, Waldgebiete) und der atmosphärischen Umströmung untersucht.

Von aktuellem Interesse sind u.a. Umweltströmungsphänomene wie Downbursts und Tornados. Downbursts sind schwere Fallböen, die ihren Ursprung in der Gewitterwolke selbst haben. Ein geballte Masse Regen oder Hagel stürzt mit hoher Geschwindigkeit zu Boden und reißt dabei Luft mit sich. Dieses Regen-Luftgemisch verhält sich wie ein schweres Gas und fällt immer schneller. Wie ein nasser Sack prallt es dann auf dem Boden, wo die Luft in alle Richtungen seitwärts ausweichen muss. Genau dieses Ausweichen ist häufig mit Sturmböen verbunden, die nicht selten Orkanstärke erreichen können. Vom strömungsmechanischen Verhalten unterscheiden sich Downbursts und Tornados, auch ist die geschädigte Fläche oftmals größer.

Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, die Auswirkungen von Fallböen bzw. Downbursts innerhalb von urbanen Strukturen zu untersuchen. Hierzu sollen mithilfe von Laboruntersuchungen die Windlasten auf Gebäude während eines solchen Starkwindereignisses untersucht werden.

Am LGU existiert hierzu eine Versuchseinrichtung, mit der Fallböen bzw. Downbursts mithilfe eines Wandstrahls simuliert werden können. Eine Anordnung aus mehreren Blöcken repräsentiert dabei eine idealisierte Stadt. Im Rahmen der Arbeit sollen Druckmessungen an einzelnen Gebäuden innerhalb der Blockstruktur durchgeführt werden. Ziel ist es dabei die Belastungen in den verschiedenen Strömungsbereichen wie bspw. das Auftreffzentrum der Böe oder der Bereich mit extremen Geschwindigkeiten aufzuzeigen.

Im Zentrum der Untersuchungen steht hierbei die physikalische Größe „Druck“: Messung, Analyse und Interpretation in Zusammenhang mit einem aktuellen natürlichen Strömungsphänomen sollen das grundlegendes Verständnis für strömungsmechanische Belastungsprobleme vermitteln.

 

 

 

Bearbeiter: Pascal Obermeier

Institut: KIT, BLT_II: Technische Biologie

Betreuer: Dr. Jens Rudat (Gutachter)

Co-Betreuer: Oliver Buß

Abgabe: 21.07.2017

Titel: Untersuchungen der Biodegradation aromatischer β-Aminosäuren mit Burkholderia sp.

Abstract:

Trotz deren Schlüsselfunktion in zahlreichen Naturstoffen war der mikrobielle Abbau von β-Aminosäuren bislang kaum Gegenstand von Untersuchungen. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass Burkholderia phytofirmans PsJN in einem Minimalmedium mit einer aromatischen  β-Aminosäure als einziger Stickstoffquelle wachsen kann. Darüber hinaus weist das Bakterium als Ganzzell-Katalysator während den Umsetzungen eine strikte (S)-Selektivität bei der Degradation des racemischen Substrats auf (im Gegensatz zum zuvor etablierten Modellstamm BS115 derselben Bakteriengattung) und eignet sich somit als umweltfreundlicher Katalysator für eine chirale Resolution. Im Bioreaktor (gerührter und begaster 1L-Kleinfermenter) zeigte das Bakterium verglichen mit dem Schüttelkolbenexperiment eine doppelt so hohe Abbaurate.

Zielstellung:

In dieser Arbeit sollte die Racematspaltung durch Biodegradation am Beispiel von β-Phenylalanin mit dem Mikroorganismus Burkholderia PsJN als Ganzzell-Biokatalysator in einem geschlossenen System untersucht und die Ergebnisse mit dem Stamm BS115 derselben Gattung verglichen werden.

Link zu Veröffentlichung/Paper:

Buß O, Dold S-M, Obermeier P, Litty D, Muller D, Grüninger J, Rudat J (submitted to Frontiers in Microbiology): Microbial degradation of racemic β-phenylalanine: Fermentation of Paraburkholderia sp. elucidates the participation of two different enzymes.

 

 

 

Bearbeiter: Katrin Geiger

Institut: IPEK

Betreuer: Prof. Dr.- Ing. Sven Matthiesen

Co-Betreuer: Dipl.-Ing. Jan Breitschuh

Abgabe: Oktober 2016

Abstract: „Denken wie ein Ingenieur“- was bedeutet das eigentlich? Und warum soll ich das lernen wollen?

Diese Frage für Schülerinnen und Schüler beantwortbar zu machen ist das Ziel der hier konzipierten und erprobten Unterrichtseinheit im Fach Naturwissenschaft und Technik (NwT). Dabei wurden mithilfe von Modellen Aspekte fachlichen Problemlösens in Aufgaben abgebildet und die Erlernbarkeit von „Denken wie ein Ingenieur“ nachgewiesen.

Zielstellung:

Die Schülerinnen und Schüler lernen das problemanalysierende und – lösende Denken der Ingenieurinnen und Ingenieure kennen und können die wissenschaftliche Denkweise anhand einer schülernahen Problemstellung zur Lösungsfindung einsetzen. Durch das Kennenlernen von mechanischen Wirkungsweisen können die Schülerinnen und Schüler Schwachstellen von einfachen Konstruktionen identifizieren und Lösungsvorschläge zur Behebung nennen. Sie können mechanische Wirkprinzipien an Anwendungsfälle anpassen und durch Vergleichen von alternativen Konstruktionselementen deren Einsatz in der finalen Lösung begründen.

Im Bildungsplan für das Fach Naturwissenschaft und Technik an Gymnasien in Baden-Württemberg vom Jahr 2014 finden sich diese Ziele im Betrachtungsbereich Technik wieder. Dort wird folgende Kompetenz gefordert: „Die Schülerinnen und Schüler können mechanische Konstruktions- und Funktionsprinzipien anwenden“ [KuJS04a, S.S.401]. Zudem heißt es: „Die Schülerinnen und Schüler kennen Leistungen des menschlichen Erfindergeistes und der Ingenieurkunst sowie deren Bedeutung und Nutzen für den Menschen“ [KuJS04a, S.S.401]. In dieser Unterrichtseinheit werden das Fahrrad und die Besonderheit des Freilaufs betrachtet.

Link zum daraus entstandenen Paper: https://www.researchgate.net/publication/311102356_Denken_wie_ein_Ingenieur_-_Unterrichtseinheit_fur_Schulen_zum_Erleben_technischen_Problemlosens

Übersicht möglicher Ansprechpartner*innen für NwT-Abschlussarbeiten

Abschlussarbeiten NwT können an den vier am NwT-Studium beteiligten Ingenieurfakultäten angefertigt werden. Nach Rücksprache auch an weiteren an der NwT-Lehre beteiligten KIT-Fakultäten. Nehmen Sie dazu bitte Kontakt mit der NwT-Studiengangskoordination auf.

Eine Übersicht von Ansprechpartner*innen an den jeweiligen Fakultäten ist aktuell in Erarbeitung - bitte für Informationen an die NwT-Studiengangskoordination wenden.

Anmeldung von Abschlussarbeiten

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