24. Juli 2014

HsKA entwickelt Hochschulmodule für den Schulunterricht

Naturwissenschaft und Technik in Theorie und Praxis

Die Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft erweitert ihr Engagement an der Schnittstelle Schule-Hochschule um das Angebot „NwT in Theorie und Praxis“. Dabei handelt es sich um Module in Technik, Ingenieurwissenschaften und Informatik, die die Schulen bei den entsprechenden Unterrichtseinheiten im Fach „Naturwissenschaft und Technik“ (NwT) einsetzen können.

Das Fach NwT bietet sich für eine Kooperation von Schule und Hochschule geradezu an: Die Schüler greifen im NwT-Unterricht auf die erworbenen Kenntnisse aus den Basisfächern Biologie, Chemie, Physik und den Geowissenschaften zurück und bearbeiten die jeweiligen Themen aus den Blickwinkeln aller Naturwissenschaften und der Technik. Die Vernetzung der verschiedenen Fächer ebenso wie experimentelles, technisches und projektorientiertes Arbeiten stehen im Vordergrund. Genau an diesem Punkt setzen die drei Module an, die von Professoren und Mitarbeitern der Hochschule Karlsruhe gemeinsam mit Fachberatern für NwT des Regierungspräsidiums Karlsruhe und Gymnasiallehrern aus dem Regierungsbezirk entwickelt wurden.

Der Studiengang Elektrotechnik – Sensorik der Fakultät für Elektro- und Informationstechnik bietet das Modul „Sensorik und Informationssysteme“ an, das bei den NwT-Unterrichtseinheiten eingesetzt werden kann, die sich mit Sensorik, Mikrocontrollern und Informationssystemen befassen. Nachdem in der Schule die Grundlagen gelegt werden, kommen die Schüler an die Hochschule und bauen einen persönlicher Baggersee-Sensor, kurz PEBS. Über die Arbeit am PEBS, einem Sensorsystem zur Messung von Luft- und Wassertemperatur sowie UV-Strahlung, erhalten die Schüler Einblicke in die Entwicklung moderner Sensorsysteme und die entsprechende analoge und digitale Signalverarbeitung.

Das zweite Modul trägt den Titel „Zukunftswerkstatt::Informatik“ und wird vom Institute for Computers in Education der Hochschule Karlsruhe angeboten. Die Schüler beschäftigen sich darin mit Zukunftsfragen, bei denen Computer eine wichtige Rolle spielen, wie bei Arbeits-, Lern- und Produktionsmethoden. Sie konstruieren beispielsweise Maschinen mit programmatischer Steuerung, programmieren Android-Smartphones und erstellen mit Modellierungssystemen wie SketchUp Pro, Blender oder Autodesk 3ds Max einfache 3D-Modelle, die als Kunststoffobjekte „ausgedruckt“ werden. Das Modul zeigt den Schülern, wie zukunftsträchtige Systeme zu handhaben sind, und beleuchtet gleichzeitig die eigenen Lernwege. Es lässt sich in Unterrichtseinheiten zur Informatik integrieren.

Auch die Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik steuert ein Modul für den NwT-Unterricht bei: Der Studiengang Mechatronik lädt Schüler zum Bau eines elektronischen Geräts ein, bei dem sie das Zusammenspiel von Elektronik, Informatik und Mechanik und so die Grundlagen der Mechatronik kennenlernen. Je nach Kenntnisstand der Schüler, Vorbereitungszeit in der Schule und Umfang der Unterrichtseinheit kann das Gerät entweder ein binärer Taschenrechner mit Braintrainer, eine Funkbinäruhr oder ein elektronischer Kreisel sein, den die Schüler behalten dürfen.

Im Vorfeld sprechen sich die Lehrer mit den Projektbetreuern ab, welche Grundlagen in der Schule erarbeitet werden sollten und an welcher Stelle dann die Hochschule übernimmt, die Theorie vertieft und das experimentelle Arbeiten durch den Einsatz der hochschuleigenen Labore erweitert wird. Durch diese Abstimmung können die Module für alle Klassenstufen, in denen NwT unterrichtet wird, angeboten werden. In der ersten Phase des Projekts kooperiert die Hochschule mit dem Edith-Stein-Gymnasium Bretten, dem Hilda-Gymnasium Pforzheim und dem Max-Planck-Gymnasium Karlsruhe, mittelfristig soll das Angebot auch auf weitere Gymnasien ausgedehnt werden.

Den Auftakt zu „NwT in Theorie und Praxis“ bildete Ende Juni 2014 der Besuch von Schülern der 9. Klasse des Max-Planck-Gymnasiums Karlsruhe, die erfolgreich am Modul „Sensorik und Informationssysteme“ teilnahmen und einen persönlichen Baggersee-Sensor mit nach Hause nehmen durften. Im Juli empfing die Hochschule Schülergruppen des Edith-Stein-Gymnasiums Bretten und des Hilda-Gymnasiums Pforzheim.

Das Fach NwT wurde in Baden-Württemberg im Schuljahr 2007/08 eingeführt und stellt das Profilfach des naturwissenschaftlichen Profils dar. Es wird in den Klassen 8, 9 und 10 mit jeweils 4 Wochenstunden unterrichtet. In der Kursstufe wird NwT nur an denjenigen Gymnasien angeboten, die sich am „Schulversuch NwT“ beteiligen. Hier können die Schülerinnen und Schüler, die den NwT-Unterricht in der Mittelstufe durchlaufen haben, das Fach zweistündig wählen und die Leistungen ggf. für das Abitur anrechnen lassen.