Forschung und Technik - ein Wahlpflichtfach in der Mittelstufe

Forschung und Technik wird an der HTS als Wahlpflichtfach in den Klassenstufen 8 und 9 angeboten und richtet sich an alle diejenigen Schülerinnen und Schüler, die sich für Naturwissenschaften und Technik interessieren.

Inhalte und Lehrplan

Die Schülerinnen und Schüler lernen im ersten Jahr (Klassenstufe 8)  einige Grundlagen der Elektrotechnik und der Elektronik. Sie lernen einfache elektronische Bauelemente und die Logik elektronischer Schaltkreise kennen. Im Praxisunterricht werden die Schaltkreise zusammengelötet und das Verhalten der Schaltungen mit modernen Messmitteln untersucht. Zunächst werden mit diesen Kenntnissen einfache Aufgaben der elektronischen Messung und Steuerung bewältigt. Dies soll im ersten Jahr zu einfachen Apparaten führen, die etwas mit Messen und Regeln zu tun haben. Als Beispiele seien genannt: Das Bauen von automatischen Leuchtanzeigen, Lichtschranken oder Sensoren.

Die naturwissenschaftlichen Grundlagen dieser Schaltungen sollen verstanden werden. Dazu sind begleitend zum praktischen Unterricht Theoriestunden und Klassenarbeiten vorgesehen.

Außerdem wird der Blickwinkel der Schülerinnen und Schüler zur Technik mit den daraus resultierenden Problemen erweitert. (Beispiel: Ein Handy ist toll, aber was geschieht damit, wenn es kaputt ist?)

Vorbereitend auf das zweite Jahr (Klassenstufe 9) wird das Projektmanagement unterrichtet. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit der FH Westküste. Hier werden fünf Schülerinnen oder Schüler für einen Tag in die Fachhochschule entsandt. Dort erhalten sie gemeinsam mit Schülern aus anderen Schulen Schleswig-Holsteins ein Seminar, um das Projektmanagement zu lernen. Dieses Wissen geben die SchülerInnen an die anderen Kursmitglieder im Rahmen eines Projekttages weiter.

Im zweiten Jahr (Klassenstufe 9) können sich die Schülerinnen und Schüler einzeln oder in Gruppen ein Projekt wählen, das sie selbstständig vorantreiben. Dabei stehen ihnen die Lehrkräfte zur Seite. Die SchülerInnen müssen sich entscheiden, ob sie in Richtung Informatik - also Roboter bauen und Automatisierung, oder in Richtung naturwissenschaftlicher Forschung weiterarbeiten wollen.

In der Robotik lernen sie einen einfachen Roboter zu bauen, der programmierte Aufgaben selbstständig lösen kann. Es ist vorgesehen, die Roboter zunächst in einem schulinternen Wettbewerb gegeneinander antreten zu lassen. Die Teilnahme an ausserschulischen Wettbewerben bleibt der Initiative der SchülerInnen überlassen.

Alternativ kann ein kleines Forschungsprojekt begonnen werden, für das man elektronische Messeinrichtungen oder Steuerungen braucht. Beispiele für diese Aufgabe sind: Mit Hilfe einer Lichtschranke das Fütterungsverhalten von Vögeln, Mäusen, Fischen etc. zu erfassen und mit Hilfe eines Mikrocomputersystems zu speichern und auswerten zu lassen. Oder es sollen Joghurtbakterien in einem Glasgefäß gezüchtet werden. Hierzu muss die Temperatur konstant gehalten werden und der Zustand der Kultur muss elektronisch überwacht werden.

Für alle diese Aufgaben wird der ARDUINO - ein Mikrocomputer - zu Hilfe genommen. Für die projektspezifische Aufgabe wird von der Schülergruppe das passende Programm entwickelt, geprüft und in das autarke System geladen. Die erforderlichen Programmierkenntnisse werden zu Beginn der 9. Klassenstufe vermittelt.