Projekte und Workshops
Aktuelle Projekte
iLAB
Informationen in Naturwissenschaft und Technik bestimmen das Leben und die Zukunft der Menschheit. Angebote, sich den damit verbundenen Entwicklungen und Phänomenen zu nähern, gibt es viele: Filme, digitale Lernanwendungen oder Hands-on-Modelle. Was aber ist davon essenziell, welche Inhalte bilden die Grundlage für das Verständnis technisch-physikalischer und biologisch-chemischer Vorgänge und wie beeinflussen diese Vorgänge alle menschlichen Lebensbereiche? Welche Lehr-Lern-Umgebungen eignen sich in besonderer Weise für die didaktisch-methodische Umsetzung dieser Themen? Antwort auf diese Fragen soll die Entwicklung und Erprobung einer innovativen Lernumgebung (iLab@ku) ergeben. Geplant ist die Konzeption und Umsetzung einer Reihe von medial unterstützten und didaktisch in verschiedene Richtungen (Schularten, Fächer und Themenbereiche) erschlossenen Lern- und Explorationsstationen zum Thema Information in Natur und Technik. Zielgruppen der Lernstationen sind Studierende, Lehrerinnen und Lehrer sowie Schülerinnen und Schüler.
Abgeschlossene Projekte und Workshops
Workshop zum 3D-Druck am Willibald-Gymnasium
Eine Klebepistole des 21. Jahrhunderts
Eichstätt (gfs). Schon Leonardo da Vinci und Götz von Berlichingen haben es versucht: Die Rede ist davon, sich mit einer mechanischen Hand das Leben zu erleichtern. Gemeinsames Lernen: Schüler des Gabrieli-Gymnasiums und des Willibald-Gymnasiums haben im Rahmen der Begabtenförderung an einem Workshop zum 3D-Druck teilgenommen, der von Dr. Michael Köck (im Hintergrund mit blauem Hemd) von der KU Eichstätt geleitet wurde. Foto: GrafJetzt machten sich in einem Kombiprojekt Schülerinnen und Schüler des Willibald-und des Gabrieli-Gymnasiums im Rahmen der Begabtenförderung an diese Aufgabe.Dem jahrhundertealten Wunsch des Menschen nach einer mechanischen Hand gingen sie in einem Workshop zum 3D-Druck unter Leitung von Dr. Michael Köck, dem Leiter der Facheinheit Didaktik der Arbeitslehre an der KU Eichstätt, nach. Wie so oft im technischen Bereich stand am Anfang eine Zeichnung mit Bleistift und Papier. Kreativität beschränke sich nicht auf den Kunstunterricht,gerade im technischen Bereich sei sie gefragt, so Köck.Erst wenn Form und Größe bis ins Detail festgelegt sind, kann man den Computer mit den Daten füttern, die Informationen digitalisieren. Kompetent und auf Augenhöhe mit den Schülern leitete Michael Köck die ersten Versuche dieser in dem CAD-System Solid Edge ST9 an. "In Ebenen denken", legte er dabei den interessierten und eifrigen Teilnehmern immer wieder ans Herz. Gebannt starrten sie auf ihre Bildschirme und waren überrascht, wie sie mit ein paar Klicks einen Körper mit maßgenauen Aussparungen, Löchern und Einbuchtungen erzeugen konnten. Nach dieser Konstruktionsphase wurden die Daten mit Hilfe spezieller Programme aufbereitet. Schon bald surrte der 3D-Drucker des Willibald-Gymnasiums los und erzeugte Schicht für Schicht. "Die Technik des 3D-Drucks ist als additives Verfahren vergleichbar mit einer Klebepistole", erklärte Köck und stellte die Einsatzbereiche des 3D-Druckers in den Arbeitsprozessen der modernen Industrie vor. Vor allem im Prototypenbau, in der Produktplanung und im Bereich der Ersatzteil-und Einzelteilfertigung finde er seinen Platz. Und genau hier stiegen auch die Schüler ein. In vergangenen Workshops hatte Michael Köck für eine mechanische Hand bereits Fingerglieder mit einem kleinen Motor verbunden. Nun fehlte noch die Rolle zur Aufwicklung eines Seilzuges mit Fixierung auf der Drehachse, um die Hand zusammenziehen zu können. Kurze Zeit später senkte der Drucker seine Arbeitsplatte und gab ein kleines, oranges Bauteil frei. Stolz wurde es durch die Reihen gereicht. Dem Traum von der mechanischen Hand sind die Schüler an diesem Nachmittag ein bisschen nähergekommen.
Neuerscheinung: "Basisqualifikationen Berufsorientierung und -beratung"
Ein Lehr- und Übungsbuch für Akteure am Übergang Schule - Beruf
Junge Menschen auf den Übergang Schule-Beruf vorzubereiten, fordert von allen Beteiligten ein breites Spektrum an Kompetenzen. Unabdingbar für Berufsorientierung und -beratung sind Kenntnisse über die Gegebenheiten, unter denen sich Berufswahl, Berufsausbildung, Berufseinmündung und Berufslaufbahn vollziehen. Für eine gezielte Orientierung und Förderung von Personen braucht es zudem Einblicke in Einsatzfelder und Reichweite eignungsdiagnostischer Verfahren. Ohne umfangreiche didaktisch-methodische Kompetenzen besteht außerdem die Gefahr, dass berufsorientierende Maßnahmen zufällig und wirkungslos bleiben. Besondere Anforderungen stellt die direkte Kommunikation mit Jugendlichen über berufsbezogene Probleme. Hier gilt es nicht nur, Informationen zu transportieren, sondern auch den individuellen Gegebenheiten der Person gerecht zu werden und in kooperativer Weise Lösungs- und Handlungsstrategien zu entwickeln.
Das vorliegende Buch wendet sich an alle, die sich in Studium und Praxis in systematischer Weise mit den Wissensgrundlagen für diese Kompetenzen beschäftigen wollen.
MINT-Aktionstag 2017
Schüler experimentierten bei MINT-Aktionstag an der KU
Am schulfreien Buß- und Bettag veranstaltete die Initiative Regionalmanagement gemeinsam mit vielen Partnern in der Region einen MINT-Aktionstag zu Themen aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik (MINT), bei dem Schülerinnen und Schüler auch an der KU ausprobieren, entdecken und experimentieren konnten.
Unter Federführung des Zentrums für Lehrerbildung und Bildungsforschung standen drei Angebote zur Auswahl. So konnten die jungen Gäste gemeinsam mit Privatdozent Dr. Martin Trappe vom Bereich Physische Geographie im Bereich der Eichstätter Aumühlbrücke verschiedene Messmethoden probieren, wie sie auch Studierende der KU im Alltag vornehmen, um zum Beispiel etwas über die Fließgeschwindigkeit eines Gewässers oder dessen chemische Beschaffenheit zu erfahren. Die Digitalisierung der industriellen Produktion stand im Mittelpunkt eines Kurses von Dr. Michael Köck (Akademischer Direktor im Bereich Arbeitslehre), bei dem die Schülerinnen und Schüler sich selbst als Programmierer von technischen Anlagen betätigen konnten. Zunächst wurde an einer Simulation geübt. Im nächsten Schritt musste dann schon ein realer Händetrockner mit Lichtschranke programmiert werden. Am Schluss stand die Erstellung eines Programms für einen Greifer, wie er in industriellen Anlagen eingesetzt wird. Die Arbeit mit den grafischen Programmierumgebungen erforderte logisches Denken, die Sequenzierung technischer Abläufe, aber auch jede Menge Tüftelei und technische Kreativität. Der Mathematiker Prof. Dr. Stefan Hilger wiederum bot mehrere „Denk-Tankstellen“ an, bei denen es um die Besonderheiten der Goldenen-Schnitt-Zahl und ihrer Bedeutung für Architektur, Musik und Kunst sowie die Natur ging.
Industrie 4.0 – Digitalisierung der Produktion am Beispiel der Arbeit mit 3D-Druckern
Workshop für Schüler und Lehrer des Willibald-Gymnasiums am 4. Juli 2017
Schülerinnen und Schülern Einblicke in die Bedeutung digitalisierter Produktionsprozesse zu ermögli-chen, ist das Ziel eines Workshops an der KU, bei dem ein einfaches Werkstück mit einem CAD-System gezeichnet und anschließend mittels 3D-Drucker erstellt wird. Die Digitalisierung der Wirtschaft hat Konsequenzen für fast alle Branchen: Arbeitsprozesse, Tätigkeiten und Berufe erfahren eine nachhaltige Veränderung. Deutlich sichtbar ist der Siegeszug der Digita-lisierung schon jetzt im industriellen Bereich. Dort fordern Konkurrenz und Kundenwünsche immer kürzere Entwicklungszeiten und eine flexible „just in time“ Produktion. Durch eine weitreichende Digitalisierung sollen Vernetzung und Datenaustausch zwischen Unternehmen, Kunden, Zulieferern oder Maschinen sichergestellt werden. Seit einiger Zeit wird unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ ein weiterer Entwicklungsschritt der Digitalisierung proklamiert. Datengewinnung und –nutzung reichen dabei gewissermaßen über die Fabriktore hinaus. Die Chiffre 4.0 steht für eine Vernetzung von virtuell-digitaler und physischer Welt, das maschinelle Lernen in der Produktion, einen flächen-deckenden Einsatz von Robotik sowie die Integration von Kunden- und Nutzungsdaten in den Pro-duktentstehungsprozess. Die Konsequenzen für Wirtschaft, Gesellschaft oder Beruf verpflichten Schule und Unterricht, den Begriff „Digitalisierung“ mit Bedeutung zu füllen. Besonders zu den Aufgaben wirtschaftlicher Fächer zählt es, Schülerinnen und Schüler zu befähigen, wirtschaftliche Systemzusammenhänge zu verste-hen sowie mögliche Chancen und Konfliktpotenziale ökonomischer Entwicklungen zu analysieren. Ziel muss es sein, dass die Schülerinnen und Schüler aus den Erkenntnissen Rückschlüsse für ihr gegenwärtiges und zukünftiges Verhalten als Konsumenten, Berufswähler, Unternehmer oder Staatsbürger ziehen können. Aus methodischer Sicht gibt es für eine Annäherung an wirtschaftliche Sachverhalte zwei grundsätzliche Wege. Eine Möglichkeit ist es, den Lernort Schule zu verlassen und wirtschaftliche Entwicklungen vor Ort zu analysieren, eine andere, die Realität ins Klassenzimmer zu holen. Abbildung, Simulation oder Erleben moderner Arbeitsprozesse innerhalb der Schule scheitern aller-dings oftmals an Zeit, Ausstattung oder einfach an der Komplexität der Realität. Einblicke in die Be-deutung digitaler Daten für moderne Produktionsprozesse sowie in die damit verbundenen berufli-chen Anforderungen bietet dagegen die 3D-Drucktechnologie. Sie ist vor allem in der Industrie aber auch im Handwerk verbreitet und kommt beispielsweise beim Prototypenbau, der Fertigung von Kleinserien oder bei der Erstellung spezieller Bauteile zum Einsatz. Der Arbeitsprozess bei einem Druckprojekt umfasst die Planung des Werkstücks, die Konstruktion mittels eines geeigneten Zeichenprogramms, die Datenumwandlung in einen Maschinencode, die Rüstung und Beaufsichtigung der Maschine sowie eine eventuelle Nachbearbeitung des Werkstücks. Für den schulischen Einsatz gibt es mittlerweile kostengünstige Drucker. Die Konstruktion der Druckobjekte lässt sich dort mit den in den Schulen vorhandenen CAD-Programmen oder Freewarelösungen umsetzen. Den Schülerinnen und Schülern wird dabei nicht nur ein handlungsorientierter Zugang zu einer aktu-ellen Produktionstechnologie ermöglicht, sondern sie gewinnen auch Erkenntnisse über die Bedeutung der Datengenerierung, der Datenverarbeitung und des Datenaustausches in der Produktentstehung.
Zweiter Kreativitätsworkshop am Willibald-Gymnasium Eichstätt
Kreativität und Innovationskraft werden als die Fortschrittsessenzen des 21. Jahrhunderts betrachtet. Die Frage, wie diese Eigenschaften methodisch angeregt werden können, spielt nicht nur in der Industrie eine Rolle, wenn es darum geht, neue Produkte zu finden oder Trends zu setzen. Auch für den Start einer Schülerfirma braucht es immer eine innovative Idee. Ziel eines am 19. Januar 2016 durchgeführten Kreativitätsworkshops am Willibald Gymnasium Eichstätt war es, eine bereits von den Schülern vage formulierte Geschäftsidee zu konkretisieren. Dabei kamen unterschiedliche Methoden zum Einsatz. Unter anderem auch ein „Ideomat“. Dabei handelt es sich um mehrere Scheiben mit Symbolen und Begriffen, die alle gegeneinander verdreht werden können und so bei der Findung von Produktkombinationen oder –innovationen helfen sollen. Ob die dabei gefundene Lösung realisierbar ist und sich ein Markt findet, stellt sich noch heraus. Wir wünschen den Schülern auf alle Fälle viel Erfolg.
3D Druck – vom Konsumenten zum Produzenten?
..neue Ausdrucksmöglichkeiten oder Hauptsache selbst gemacht...
Zwei Workshops für Lehrer und Schüler am 11. und 12. März 2015 an der KU verdeutlichten die Möglichkeiten des 3D‐Drucks für Schulen und Bildungseinrichtungen
Industrie 4.0, Digitalisierung oder Rapid Prototyping – Begriffe, die immer häufiger auftauchen, wenn es um die Zukunft der Wirtschaft sowie um Anforderungen und Chancen in Arbeit und Beruf geht. Wie aber lassen sich solche Inhalte in der Schule anschaulich vermitteln und wie kann das Interesse der Schüler in Richtung Technik und Wirtschaft gelenkt werden? Mit diesen Fragestellungen befasste sich ein Workshop im Rahmen des MINT‐Macher‐Tages, der am 11. März an der Katholischen Universität Eichstätt stattfand.
Zusammen mit Lehrern und Bildungsverantwortlichen aus verschieden
Organisationen wurden dabei die Möglichkeiten abgesteckt, die ein 3D‐Drucker in diesem Zusammenhang bietet. Ein Teil der Ideen wurde einen Tag später im Rahmen des Techniktages des Christoph‐Scheiner‐Gymnasiums umgesetzt. Eine Gruppe von Schülerinnen und Schülern, die sich für einen dreistündigen 3D‐Druck‐ Workshop an der KU entschieden hatten, konnte den Entstehungsprozess eines Objektes selbst aktiv mitgestalten.
Knüpft man an das in der Didaktik gebräuchliche Begründungsmuster an, nach dem Schule und Unterricht Kompetenzen vermitteln sollen, mit denen sich zukünftige Lebenssituationen und Rollen meistern lassen, werden die Einsatzmöglichkeiten des 3D‐Druckers schnell deutlich: Durch die Beschäftigung mit dieser Technologie können Bildungsanliegen im Bereich der Berufsorientierung und der ökonomischen und technischen Bildung handlungsorientiert befördert werden. Die Umsetzung eines Druckprojektes erlaubt den Schülerinnen und Schülern beispielsweise Einblicke in die Bedeutung digitaler Daten für moderne Produktionsprozesse sowie in den damit
verbundenen Anforderungen in Arbeit und Beruf. Angesichts der vielfältigen Diskussionen über die Chancen der Drucktechnologie, etwa in Bezug auf neue Vertriebskonzepte für Güter, den Marktchancen für unterschiedlichste Dienstleistungen oder den Alternativen zur Wegwerfgesellschaft, wird das Thema ferner zum lohnenden Lerninhalt für ökonomische Bildungsprozesse. Breit ist auch das Potenzial, das die Arbeit mit einem 3D‐Drucker für die technische Bildung vorhält. Dazu zählt die von den Beschränkungen herkömmlicher Fertigungsverfahren losgelöste Ideenfindung für die Konstruktion neuer Objekte, die Konkretisierung über Handskizzen und die sich anschließende Umsetzung mit einem CAD‐Programm sowie die schnelle physische Realisierung. Darüber hinaus bieten sich für Bildungsinstitutionen weitere Anwendungsmöglichkeiten, etwa beim Bau von Modellen zur Veranschaulichung von Unterrichtsinhalten oder als „Produktionsmittel“ im Rahmen von Projektseminaren oder Schülerfirmen.
Im Rahmen des Workshops am MINT‐Macher‐Tag wurden drei konkrete schulgeeignete Projektvorschläge präsentiert, die sich zusätzlich zu den technologischen Aspekten des Herstellungsverfahrens auch mit anderen Bildungsinhalten „aufladen“ lassen. Beim ersten Beispiel ging es um den Fertigungsprozess einer Buchstütze. Bei einem solchen, für die Schule
typischen Kleinprojekt sind Planung, Design und die eigentliche Fertigung Ansatzpunkte für die Anbahnung von Kreativität und technologischen Kompetenzen. Das zweite Beispiel legte mit der Reparatur bzw. dem Nachbau einer defekten Duschkopfhalterung den Fokus auch auf wirtschaftliche Zusammenhänge. Was selbst hergestellt oder repariert werden kann, muss nicht neu gekauft werden. Wie ausrangierte Gegenstände bzw. Materialien durch die Möglichkeiten des 3D‐Drucks in einen neuen konstruktiven Zusammenhang gebracht werden können, machte das dritte Beispiel deutlich: Vierkantprofile aus Stahl, die eigentlich für die Verschrottung vorgesehen waren, lassen sich durch ausgedruckte Verbindungselemente neu arrangieren.
Freilich, auch das machte der Workshop deutlich, passiert dies nicht alles auf Knopfdruck, wie man gelegentlich im Zusammenhang mit dem 3D‐Druck lesen kann. Vor dem eigentlichen Ausdruck steht die Erstellung eines digitalen Modells, mit dem der Drucker gefüttert werden muss. Dafür ist entweder die Anwendung eines klassischen CAD‐Programms oder einer Modellierungssoftware erforderlich. Entsprechende Software findet sich jedoch als Freeware im Internet.
Das Erlernen der Programmfunktionalitäten stellt für die unterrichtliche Umsetzung entsprechender Projekte die größte Hürde dar. Das wurde deutlich, als am Folgetag der MINT‐Macher Veranstaltung eine Gruppe Schüler des Ingolstädter Christoph‐Scheiner‐Gymnasiums im Rahmen des Technik‐Tages ihrer Schule an der KU einen Workshop zum selben Thema besuchte. Nach etwas theoretischem Input über die 3D‐Druck Technologie zeichneten die interessierten Schülerinnen und Schüler mittels CAD‐Programm das Logo ihrer Schule und waren angetan, dass sie es kurze Zeit später in der Hand halten konnten – dank des 3D‐Druckers.