14:27, 30. Jun. 2006 - Zentrum für Didaktik der Technik

Universität Hannover Sommersemester 2005
Zentrum für Didaktik der Technik
Fachdidaktisches Projekt I
Dozent: Andreas Weiner
Mentor: Herr Nagel / Herr Mecke
Thema des Unterrichts:
Programmierbare Nullpunktverschiebung (G58 / G59)
und Skalieren (G72) bei CNC Fräsmaschinen
Christian-Magnus Dathe Mtknr. 2166146
Florian Diekmann Mtknr. 2159613
Thomas Werner Mtknr. 2162679

Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung S. 1
2. Analyse und Methoden S. 2
2.1 Sachanalyse zur CNC-Programmierung S. 2
2.2 Klassenanalyse S. 4
2.3 Rahmenlehrplan S. 8
2.4 Leittextmethode S. 9
3. Unterrichtsentwurf S. 11
3.1 Unterrichtsverlauf S. 12
4. Erreichte Lernziele S. 13
4.1 Auswertung des Eingangs- und Ausgangstest S. 14
4.2 Auswertung der Hospitationsbeobachtungen S. 16
4.3 Weiterentwicklung des Lehr- Lernarrangements S. 18
5. Fazit S. 19
6. Literaturverzeichniss
6.1 Abbildungsverzeichniss
6.2 Abkürzungsverzeichniss
6.3 Quellenverzeichniss
7. Anhang S. 21

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Dathe, Diekmann
Werner
Fachdidaktisches Projekt I
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1. Einleitung
Der Projektbericht beschreibt die Planung, Durchführung und Auswertung eines im
Seminar „Fachdidaktisches Projekt I“ vorbereiteten und in der Klasse BSMI 303 an
der BBS II in Osterode am Harz durchgeführten berufspraktischen Lehr-
Lernarrangements mit dem Thema „CNC-Technik“. Der Unterricht fand am
05.07.2005 mit einem Zeitumfang von zweimal 90 Minuten statt.
Ergänzend zu den Informationen über den Ablauf des von uns durchgeführten
Unterrichts, den ausgewählten Zielen und den eingesetzten Methoden und Medien
möchten wir die von uns beobachteten Ergebnisse darstellen. Außerdem werden wir
abschließend auf zwei Möglichkeiten einer Weiterentwicklung des Lehr-/
Lernarrangements hinweisen.
Für die Auswahl der BBS2 in Osterode waren folgende Kriterien maßgeblich:
Bedingt durch die Teilnahme der Schule am EXPO 2000 Projekt fanden wir gut
ausgestattete Lehrräumlichkeiten mit den neusten technischen Einrichtungen vor.
Außerdem bestand im Vorfeld schon eine bewährte Kooperation zwischen dem
Lehrerkollegium und einem Kommilitonen.
Nachdem der erste Kontakt zur Schule hergestellt war, haben wir uns im Gespräch
mit unseren Mentoren, Herrn Nagel (Theorie-Lehrer) und Herrn Mecke (Fachpraxis-
Lehrer), für ein Lehr-/Lernarrangement zum Thema „CNC-Technik“ entschieden.
Herr Mecke hatte zu diesem Thema schon ca. 24h unterrichtet und folgende Themen
behandelt:
- Koordinatensystem
- Rechte-Hand-Regel
- Grundlegende Befehle nach DIN 66025
- Aufbau des NC-Programms
- Aufbau des NC-Satzes bzw. -Wortes
- Technologie Daten-Berechnung: Drehzahl, Vorschub nach Tabellen Buch
- Technische Zeichnungen lesen
- Grundlegende Bedienung des PCs
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In der Folge unserer 16-stündigen Hospitation entschieden wir uns nach Absprache
mit unseren Mentoren für das Unterrichtsthema „Skalieren anhand des G72 Befehls“
sowie die dazu erforderliche „programmierte Nullpunktverschiebung G58/G59“.
2. Analyse und Methoden
2.1 Sachanalyse zur CNC-Programmierung
Bedingt durch eine immer noch steigende Automatisierung in der
metallverarbeitenden Fertigung ist es zwingend notwendig, Grundkenntnisse in der
CNC-Programmierung zu besitzen.
Standardisierte Grundbefehle/Wegbedingungen finden sich in der DIN 66025, diese
können auf allen CNC-Frässteuerungen ausgeführt werden. Wegbedingungen sind
Grundlage eines jeden CNC-Programms, sie dienen der numerischen Steuerung als
Information für die Ansteuerung der Werkzeugmaschinen. Mit ihrer Hilfe werden
Start- Endpunkte des Werkzeugs definiert und darüber hinaus Bedingungen für das
Abfahren der zu fertigenden Kontur festgelegt. Andere Bedingungen, wie z.B.
Vorschub, Spindeldrehzahl, Kühlmittelzufuhr stellen lediglich Randbedingungen des
Fertigungsprozesses dar.
G58/59 Programmierte Nullpunktverschiebung:
Mit dem Befehl G58-G59 verschiebt die Steuerung den aktuellen Nullpunkt um die
programmierten Verschiebewerte auf z.B. den Werkstückmittelpunkt.
Diese Verschiebung zum Werkstückmittelpunkt ist notwendig, um eine gesamte
Kontur zu skalieren.
Das Zurücksetzen erfolgt mit dem Programmieren der Nullpunktverschiebung und
den Verschiebewerten X=0, Y=0 bzw. Z=0.
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G72 Skalieren
Dieser Befehl findet Einsatz bei dem Verfahren Fräsen. Mit dem Befehl G72 skaliert
die Steuerung die programmierte Kontur um einen Faktor, der unter der Adresse F
programmiert wird. Dieser Befehl wirkt, bis er durch den Befehl G72 F1, der auch der
Einschaltzustand ist, wieder aufgehoben wird. Die Wirkung des Befehls wird im
unteren Bild dargestellt. Besonders bei der Fertigung von Baureihen wird dieser
Befehl häufig angewendet, daher haben wir uns auch für diesen Befehl entschieden.
Desweiteren erleichtert dieser Befehl die Fertigung von Werkstücken
unterschiedlicher Größe und gleicher Geometrie, da die konstruktive Arbeit nur
einmalig geleistet werden muss.
Abb. 2 Programmierzeichnung ( Dathe, Diekmann, Werner )
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2.2 Klassenanalyse
Die Klasse, Industriemechaniker im 3. Lehrjahr mit den beiden Schwerpunkten
Betriebstechnik (9) und Maschinen- und Systemtechnik (10), besteht aus 19
Schülern, die in neun verschiedenen Ausbildungsbetrieben ausgebildet werden.
Ausbildungsbetriebe mit Lehrlingsbelegung:
Betrieb Ort Anzahl der Schüler
Schmidt Kranz & Co Walkenried 2
Kappa Herzberg 4
Exide Bad Lauterberg 3
Harzguss Zorge 3
Hormanit Herzberg 1
Kamax Osterode 3
Polychrome Osterode 2
Zirbus Bad-Grund 1
TU-Clausthal Clausthal 1
Insgesamt 19
Die Schulabschlüsse in der Lerngruppe verteilen sich wie folgt:
HS Abschluss Sek. I Abschluss Erw. Sek. I Abschluss
2 x 15 x 2 x
Der Altersdurchschnitt der Klasse liegt bei 20 Jahren. ( 1 x 26 Jahre )
Ein Schüler stammt gebürtig nicht aus Deutschland; er ist türkischer Abstammung.
Mit sprachlichen Schwierigkeiten ist jedoch nicht zu rechnen, da der Schüler in
Deutschland aufgewachsen ist.
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Die uns zugeteilte Versuchsgruppe, bestehend aus der Hälfte der Klasse, ist
aufgrund der Tatsache, dass sie kurz vor der Abschlussprüfung steht, motiviert,
unser Projekt mitzugestalten. Das wird an der Aufgeschlossenheit und
Lernbereitschaft sowie durch Angebote, Material für das Werkstück zu beschaffen,
deutlich. Dies ist positiv zu bewerten, da die Schüler im Moment eher unmotiviert auf
nicht prüfungsrelevante Unterrichtsinhalte reagieren.
Gruppenarbeit und projektbezogene Arbeiten sind den Schülern bekannt. Ein solides
Textverständnis ist durch die schulische Vorbildung der meisten Schüler zu erwarten
( siehe Tabelle S. 4 ).
Die Vorkenntnisse der Schüler in Bezug auf den CNC- Kurs sahen wie folgt aus:
- Koordinatensystem
- Rechte-Hand-Regel
- Grundlegende Befehle nach DIN 66025
- Aufbau des NC-Programms
- Aufbau des NC-Satzes bzw. -Wortes
- Technologie Daten- Berechnung: Drehzahl, Vorschub nach Tabellen Buch
- Technische Zeichnungen lesen
- Grundlegende Bedienung des PCs
Die Schüler zeigten sich im Unterricht interessiert, wie es aus der Auswertung der
Hospitation ( s. S. 16 ) hervorgeht. So konnten wir z.B. feststellen, dass die Schüler
im Unterricht kaum unterrichtsfremde Aktivitäten unternommen haben. Diese
beschränkten sich im Theorie- sowie im CNC-Unterricht auf z.B. das Lesen von
unterrichtsfremden Materialien oder auf Gespräche mit dem Tischnachbarn. Dieses
Verhalten ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass im Computerraum sowie im
Klassenraum ein generelles Trink- und Essverbot herrscht, das auch von den
Schülern eingehalten wird. Die Klasse ist vom Verhalten eher unauffällig und ruhig.
Dieses Verhalten ergibt sich aus der Tatsache, dass die Schüler kurz vor der Prüfung
stehen und dementsprechend aktiv am Unterricht teilnehmen, weil es sich
beispielsweise im Theorie-Unterricht fast ausschließlich um prüfungsrelevante
Unterrichtsinhalte handelt.
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Das Sozialverhalten der Klasse ist sehr gut ausgeprägt. Die Schüler akzeptieren sich
gegenseitig und es herrscht ein Miteinander und kein Gegeneinander. Dies wurde
deutlich an diversen Situationen im CNC-Kurs, in dem die leistungsstarken Schüler
bereitwillig nach der Fertigstellung ihres eigenen Auftrages den
leistungsschwächeren Schülern zur Hilfe kamen.
Desweiteren wurde deutlich, dass die Schüler durchweg interessiert an dem Thema
CNC waren, obwohl es eigentlich nicht primär zum Aufgabenfeld des
Industriemechanikers gehört. Dies ist eher die Aufgabe von Zerspanungstechnikern.
Die einzige Ausnahme bilden drei Lehrlinge aus der Klasse, die von ihrem Betrieb die
Anweisung bekamen, nicht an dem CNC-Kurs teilzunehmen, da es nicht ihrem
Aufgabenfeld entspricht. Dies hatte zur Folge, dass diese drei Lehrlinge während der
Zeit, in der sie eigentlich CNC-Kurs hätten, am parallellaufenden Theorie-Unterricht
von Herrn Nagel teilnahmen.
Das Verhalten der Schüler gegenüber uns, den Studenten, war freundlich. Die
Schüler verhielten sich in der Hospitation sowie während des Unterrichts im Projekt
vorurteilslos gegenüber den Studenten als Interimslehrer. Sie ließen sich von uns
durch den Unterricht führen und begleiten und nahmen uns als angehende
Lehrkräfte wahr, die sie mit neuen Methoden überraschten. Insbesondere wurde dies
bei der Wahl der Leittext- Methode deutlich, da die Schüler nicht mit dieser Methode
vertraut waren. Sie waren neugierig auf die Methode und auf das Projekt an sich. Im
Nachhinein wurde dies deutlich, da die Schüler nach dem Unterricht ihre Lehrer nach
der Leittext-Methode fragten und sie als angenehme Erfahrung herausstellten. Der
ganze Projekt-Unterricht wurde sehr freizügig von den Schülern empfunden, obwohl
er es eigentlich nicht war! Durch die genaue Planung des Unterrichts musste von uns
nicht oft eingegriffen werden und die Schüler konnten dadurch mehr in ihren
Gruppen und untereinander arbeiten. Dies vermittelte ihnen die Erfahrung von
Freizügigkeit.
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Abb. 3 Computerraum BBS II Osterode am Harz
Abb. 4 Schüler programmieren den Arbeitsauftrag
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2.3 Rahmenlehrplan
Bei der Planung unseres Unterrichtes haben wir uns an den gültigen
Rahmenrichtlinien für die Berufsschule orientiert.
In der Gruppe wurde auch der Entwurf des Rahmenlehrplanes für den
Ausbildungsberuf Industriemechanikerin/Industriemechaniker der Kultusministerkonferenz
(Stand: 25.03.2004) diskutiert. Wir haben uns für einen handlungsorientierten
Unterricht als didaktisches Konzept entschieden, denn „(...) Dieses
Lernen ist vor allem an die Reflexion der Vollzüge des Handelns ( des
Handlungsplans, des Ablaufs, der Ergebnisse ) gebunden. Mit dieser gedanklichen
Durchdringung beruflicher Arbeit werden die Voraussetzungen geschaffen für das
Lernen in und aus der Arbeit. 1 “
Der Rahmenlehrplan für Industriemechaniker sieht im 2. Lehrjahr das Lernfeld 8 vor,
welches Fertigen auf numerisch gesteuerten Maschinen beinhaltet. Mit einem Anteil
von 60 Schulstunden nimmt dieses Thema 1/5 des gesamten Jahresunterrichts der
Industriemechaniker ein.
Der folgende Auszug ist aus den Rahmenrichtlinien für Industriemechaniker auf dem
Stand vom 25.03.2004.
Lernfeld 8: Fertigen auf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen
2. Ausbildungsjahr
Zeitrichtwert: 60 Stunden
Zielformulierung:
Die Schülerinnen und Schüler fertigen Bauelemente durch Einzel- und
Serienfertigung auf numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen. Sie lesen und
erstellen Skizzen und Teilzeichnungen und entnehmen ihnen die erforderlichen
Informationen für die CNC-Fertigung. Sie ermitteln die technologischen und
geometrischen Daten für die Bearbeitung und erstellen Arbeits- und Werkzeugpläne.
Die Schülerinnen und Schüler planen die Einspannung für Werkstücke und
1 aus: Niedersächsisches Kultusministerium: Rahmenlehrplan für den Ausbildungsberuf
Industriemechaniker/Industriemechanikerin. Beschluss der Kultusministerkonferenz vom 25.03.2004. Seite5
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Werkzeuge und richten die Werkzeugmaschine ein. Sie entwickeln CNC-Programme
auch durch grafische Programmierverfahren und überprüfen sie durch Simulationen.
Unter Anwendung ausgewählter Elemente des Qualitätsmanagements erstellen sie
Prüfpläne auch im Hinblick auf die Serienfertigung. Sie wählen Prüfmittel aus,
bewerten die Prüfergebnisse und optimieren auf dieser Grundlage den
Fertigungsprozess, indem sie die Einflüsse der Fertigungsparameter auf Maße,
Oberflächengüte und Produktivität berücksichtigen. Sie beachten die Bestimmungen
des Arbeitsschutzes an CNC-Maschinen.
Die von uns in unserem Fachdidaktischen Projekt behandelten Elemente des
Rahmenlehrplans sind:
- Arbeitsplan
- Programmaufbau
- Entwicklung von CNC-Programmen
- Überprüfung von CNC-Programmen durch Simulation
2.4 Leittextmethode
Kurzbeschreibung:
Die Leittextmethode ist eine erarbeitende Unterweisungsmethode, die sich auf
Leittexte stützt. Das Grundprinzip der Leittextmethode besteht darin, das Selber-
Lernen des Auszubildenden anzuleiten. Im Rahmen der Berufsausbildung wird diese
Form der Selbstorganisation zur Vor- und Nachbereitung einer praktischen Tätigkeit
und bei der Durchführung von Arbeitsaufgaben eingesetzt.
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Abb. 1 Leittextmethode und vollständige Handlung ( Weiner )
Zielsetzung:
Die Leittextmethode wird eingesetzt, um bei den Lernenden Selbstständigkeit und
Handlungskompetenz zu entwickeln. Die Auszubildenden müssen ihren Lernprozess
selbständig planen und die Inhalte größtenteils selbständig bearbeiten. Die Leittexte
unterstützen sie dabei, die Arbeits- und Lernabläufe in Teilschritte zu zerlegen und
deren Reihenfolge zu bestimmen und anzuwenden.
Voraussetzungen der Auszubildenden:
Die Leittextmethode kann bei Auszubildenden mit unterschiedlichen
Lernvoraussetzungen eingesetzt werden. Auch unterschiedlichen Lerntypen wird
diese Methode gerecht, da die Auszubildenden innerhalb vorgegebener Grenzen
selbst bestimmen können, wie sie lernen, mit wem sie lernen, welche Hilfsmittel sie
nutzen und welche Schwerpunkte sie setzen.
Rolle des Ausbilders:
Der Ausbilder nimmt zunächst eine Beobachterrolle ein. Auch bei kleineren
Schwierigkeiten der Auszubildenden sollte er nicht eingreifen. Wenn der
Auszubildende allerdings nicht mehr weiterkommt, ist Hilfestellung durch den
Ausbilder gefordert, wobei er hier idealerweise "Hilfe zur Selbsthilfe" gibt. Nach
Abschluss der Aufgabe wird das Ergebnis mit den Auszubildenden besprochen und
vorhandene Wissenslücken geschlossen.
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3. Unterrichtsentwurf
1. und 2. Stunde: Einführung in den Arbeitsauftrag
Planung und Bearbeitung des Arbeitsauftrages
Entscheidung über den Arbeitsablauf
Programmierung in EXSL zur Fertigung des Werkstückes
3. und 4. Stunde: Fertigung des in Auftrag gegebenen Werkstückes
Überprüfung der Maßgenauigkeit
Ausgangstest
Groblernziele: Die Sch. sollen
• einen Arbeitsauftrag selbständig planen, durchführen und kontrollieren,
• Sozialkompetenz durch Gruppenarbeit erlernen und fördern.
Feinlernziele: Die Sch. sollen in Gruppenarbeit / Einzelarbeit
• den Arbeitsauftrag verstehen und den Leittexten Informationen zur Planung des
sachgerechten Arbeitsablaufes entnehmen,
• die technische Zeichnung lesen (Wdh.),
• die Vorgehensweise planen (Ablauf),
• den Fertigungsablauf mit Hilfe des Programms EXSL programmieren,
• das fertig programmierte Werkstück durch Simulation am Computer kontrollieren,
• das Werkstück an der CNC - Fräsmaschine fertigen,
• die Angaben über Oberfläche und Maßgenauigkeit überprüfen,
• abschließend einen Ausgangstest durchführen.
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3.1 Unterrichtsverlauf
Zeit/Phase Unterrichtsgeschehen Arbeits- und
Sozialform
08.00 – 09.15
U.– Gespräch
Einstieg
Gruppenarbeit
Aufgabenstellung
Erarbeitung I
09.15 – 09.30
Präsentation
und
Sicherung
09.45 – 10.30
Erarbeitung
II,
Fertigung
10.30 – 11.00
Erarbeitung
II,
Kontrolle
11.00 – 11.15
Ergebnis -
sicherung
Begrüßung
Lehrkraft stellt den Arbeitsauftrag vor
L. fragt nach Verständnisschwierigkeiten
bei den Leittexten
Sch. finden sich zu drei Gruppen
zusammen
Sch. treffen eigenständig Entscheidungen
über den Arbeitsprozess
L. gibt u. U. Unterstützung
Sch. erarbeiten das zu fertigende
Werkstück am Computer mit Hilfe des
Programms EXSL
L. gibt u. U. Hilfestellung bei der
Bearbeitung der Aufgabe
Sch. stellen ihre Ergebnisse vor. Dies
geschieht durch die Simulation der
geschriebenen Programme. Alternativ
können Sch., die bereits fertig sind, auch
ihre Ergebnisse vorher vorstellen und
danach bereits in die Werkstatt gehen,
um mit der Fertigung zu beginnen
Sch. fräsen in Gruppen an der CNC -
Fräsmaschine die vorher mit EXSL
programmierten Werkstücke.
L.: Gibt u. U. Unterstützung bei der
Bearbeitung der Aufgabe
Die Sch. kontrollieren die gefrästen
Werkstücke mit einem Oberflächentester
auf ihre Oberflächengenauigkeit.
Desweiteren werden die Werkstücke mit
der Mikrometermessschraube auf ihre
Maßgenauigkeit überprüft. Die
gemessenen Werte werden von den Sch.
in ein vorgefertigtes Arbeitsblatt
eingetragen.
L.: Gibt u. U. Unterstützung bei der
Bedienung der Messzeuge.
Gemeinsames Abschlussgespräch über
die Ergebnisse
Ausgangstest 2
U.- Gespräch
Gruppenarbeit
Gruppenarbeit
Gruppenarbeit
U.- Gespräch
Einzelarbeit
Medien/
Materialien
Arbeitsauftrag,
Technische
Zeichnung,
Leittexte,
Computer mit
EXSL
Arbeitsauftrag,
Computer mit
EXSL
Rohling,
CNC - Fräse
Werkstück,
Hommel T 500
Oberflächen –
tester,
Mikrometer –
messschraube
Arbeitsblatt
Werkstück,
Ausgangstest
2 Eingangstest wurde eine Woche zuvor, vor der Ausgabe der Leittexte, durchgeführt.
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4. Erreichte Lernziele
Die Schüler haben in der Gruppe gezeigt, dass sie Teamkompetenz besitzen und
Aufgaben mit Hilfe von Leittexten bearbeiten und lösen können. Die Aufgaben
innerhalb einer Gruppe waren überwiegend „gerecht“ verteilt.
Bei der Programmierung des Arbeitsauftrags entstanden zwei Verständnisprobleme,
die wir vor der Klasse kurz erörterten, damit die Programmierung in der Gruppe
wieder aufgenommen werden konnte. Die Schwierigkeiten lagen in folgenden
Aspekten begründet:
• Bei der Programmierung der Kreisbahnkorrektur traten Probleme auf
(lückenhaftes Vorwissen).
• Ungenaue Formulierung des Leittextes bezüglich der erforderlichen
Nullpunktverschiebung vor der Skalierung.
Obgleich diese Schwierigkeiten entstanden, war jede Gruppe letztendlich in der
Lage, das Werkstück zu programmieren und zu fertigen.
Die anschließende Kontrolle der Maße und der Oberflächenrauigkeit bestätigen die
erfolgreiche Projektdurchführung mit geringen Toleranzabweichungen, die durch eine
Maschinenungenauigkeit zu begründen ist. Dieses wurde von den Schülern auf dem
Arbeitsblatt richtig herausgestellt.
Die von uns gestellte Frage zum Prinzip der Baureihe wurde ebenfalls von allen
Gruppen gelöst.
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4.1 Auswertung des Eingangs- und Ausgangstests
Der Eingangs- und Ausgangstest wurde durchgeführt, um die Nachhaltigkeit des
Lehr-/Lernarrangements festzuhalten. Er zielte vom Aufbau her auf schon
vorhandenes Vorwissen bzw. Wissen, welches im Unterricht vermittelt werden sollte
ab. Eine Woche vor der Durchführung des Projektes wurde der Eingangstest, ohne
die Leittexte vorher zu verteilen, durchgeführt. Beim Bearbeiten des Testes waren die
Schüler dazu angehalten, nicht, wie in der Projektdurchführung, in Gruppen zu
arbeiten, sondern den Test in Einzelarbeit zu bearbeiten. Der Test bestand aus
jeweils sieben Fragen (s. Anhang), die aus dem allgemeinen Gebiet der CNC-
Fertigung stammten sowie fachspezifisch auf das Programm ausgerichtet und auch
auf bestimmte Vorgehensweisen im Arbeitsalltag des Industriemechanikers
abzielten. Beispiele hierfür wären: Welche Messwerkzeuge werden zur Feststellung
der Maßhaltigkeit am Werkstück und zur Bestimmung der Oberflächenrauigkeit
eingesetzt Welche Eigenschaften sollte ein Werkstoff besitzen um ihn mit einer
relativ hohen Schnittgeschwindigkeit ( V c ) zu bearbeiten Beispiele für den
fachspezifischen CNC Teil wären: Was beinhaltet die DIN 66025; Was sagen die
Programmierbefehle M3 und M4 aus
Am Eingangstest wurde durch nicht ausreichend beantwortete Fragen deutlich, dass
das Vorwissen bezüglich genereller fachspezifischer Fragen, wie oben genannt,
doch eher gering ausfiel. Im Durchschnitt wurden im Eingangstest drei von sieben
Fragen richtig beantwortet. Bei den richtig beantworteten Fragen handelte es sich um
die Fragen eins, vier und sieben. Die Themenschwerpunkte dieser Fragen lagen im
allgemeinen Bereich sowie im fachspezifischen Bereich der CNC-Fertigung. Dies ist
nach unserer Einschätzung zum einen darauf zurückzuführen, dass die Schüler nicht
auf einen Eingangstest vorbereitet waren, andererseits lag es daran, dass es an
vertieftem Vorwissen mangelte. Dies ist darauf zurückzuführen, das der CNC- Kurs
nicht prüfungsrelevant ist.
Durch den Ausgangstest wurde deutlich, dass die Leittexte gelesen und bearbeitet
wurden und auch eine Bestätigung dafür sind, dass die Wahl der Leittext-Methode
ein positiver Methodenansatz war.
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Der Durchschnitt der richtig beantworteten Fragen ist mit 6,5 richtigen Antworten
deutlich höher als beim Eingangstest. Die beiden Schüler, die eine der Fragen nicht
richtig beantwortet haben, zeigten Wissenslücken im Bereich der allgemeinen CNC-
Kenntnisse. Somit ist für uns festzustellen, dass das Lehr-/Lernarrangement in
gewünschter Weise erfolgreich eingesetzt wurde und eine Erweiterung des
Vorwissens sowie ein Neuzuwachs an Wissen verzeichnet werden konnte. Dies ist
nach unserer Einschätzung unter anderem darauf zurückzuführen, dass die Leittext-
Methode etwas Neues und Unbekanntes für die Schüler darstellte und dadurch die
Motivation erhöhte. Dies wurde z.B. durch einen konkreten Bezug zum Arbeitsalltag
durch die Aufgaben des zu bearbeitenden Arbeitsauftrags verdeutlicht.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Ergebnisse des Eingangs- und Ausgangstests.
Abb. 5 Grafische Darstellung der Testergebnisse ( Dathe, Diekmann, Werner )
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4.2 Auswertung der Hospitationsbeobachtungen
Die von uns durchgeführte Hospitation lief über sieben Wochen und wurde von uns
durch Beobachtungsbögen ergänzt. Die Beobachtungsbögen wurden von uns für die
Hospitation erstellt und hatten folgende Schwerpunkte:
- Verhalten der Schüler im Unterricht
- Beteiligung der Schüler am Unterricht
- Lerninhalte des Unterrichts
Die gestellten Fragen der Beobachtung wurden von uns in einem Bogen zum
Ankreuzen festgehalten ( s. Anhang ). Die Bewertung der Bögen wurde wie folgt
vorgenommen:
Bewertung Bewertungsstufen
0 Entspricht nicht
1 Entspricht kaum
2 Entspricht
3 Entspricht in hohem Maß
Durch diese Art der Bewertung war es uns möglich, genau zu beobachten und später
einfach nur anzukreuzen, wie und in welchem Maße die Aussage zutrifft. Die
folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse der Hospitationsbögen in der Übersicht.
Durchschnittliche Bewertung
3
2
1
Durchschnittliche
Bewertung
0
Überforderung
Lerninhalt von
Dauer
Zwänge
Konzentration
Motivation
Beteiligung
Unterrichtsfremde
Aktivitäten
Artikulation
Abb. 6 Grafische Darstellung der Hospitationsbögen ( Dathe, Diekmann, Werner )
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Aus der Bewertung wird deutlich, dass die Schüler während unserer Hospitationszeit
kaum mit dem zu bewältigenden Lehrstoff überfordert waren. Sie sind während der
ganzen Zeit gut mit den Lernzielen der Klasse klar gekommen. Hier sollte man
erwähnen, dass die Schüler bei steigender Komplexität der Aufgaben auch größere
Schwierigkeiten bei der Bearbeitung bekommen. Zu erkennen war, dass die
Lerninhalte, die durch Herrn Mecke in kleineren Aufgaben verteilt wurden, besser von
den Schülern zu bewältigen waren. Die Schüler konnten größtenteils gut mit den
Aufgaben umgehen und verstanden es, dass Gelernte auch wirklich anzuwenden
und in „Programmierpraxis“ umzusetzen.
Wir haben beobachtet, dass die Schüler bei steigendem Abstraktionsniveau
Probleme bekommen. Durch die immer wiederkehrenden Aufgabenstellungen sind
die Schüler unserer Ansicht nach gewissen Zwängen ausgesetzt, die sie dazu
bringen, die Aufgaben genau zu bearbeiten. Gleichzeitig tragen sie dazu bei, dass
der Ablauf verständlicher wird und die Schüler ständig üben. Durch die Wiederholung
wurden die Schüler zunehmend sicherer in ihren Arbeitsschritten. Durch die gute
räumliche Ausstattung und die gute Lernumgebung fiel es den Schülern leichter, sich
zu konzentrieren und dem Unterricht zu folgen. Dies wird durch die veränderte
Lernsituation „Arbeitsplatz am Rechner“ gefördert. Hier entsteht ein kleiner
Freiheitsraum, den die Schüler gerne nutzen. Im Eigentlichen werden die Schüler
auch durch diese veränderten Arbeitsbedingungen für den Unterricht motiviert, da sie
aus dem Normalkonzept herausfallen, wobei die Motivation wiederum mit steigender
Abstraktion der Aufgaben fällt. Es ist den Schülern recht, einige kleine Aufgaben zu
bearbeiten, es fällt ihnen jedoch schwer sich auf ein höheres Niveau zu begeben und
sich dabei anstrengen zu müssen.
Die Schüler zeigten deutlich, dass die Beteiligung am Unterricht gut ist. Im Normalfall
wurden die gestellten Aufgaben gut und zügig von ihnen bearbeitet. Zu erwähnen ist
hier, dass die Sozialisation der Schüler gut gelungen ist, weil in dieser Klasse die
„stärkeren“ Schüler den „schwächeren“ Schülern immer sehr schnell zur Hilfe geeilt
sind. Dies zeigt, dass sie einander akzeptieren und sich gegenseitig fördern. Die
unterrichtsfremden Aktivitäten der Schüler hielten sich in Grenzen, da der
Computerraum ein Ess- und Trinkverbot beinhaltet. Die unterrichtsfremden
Aktivitäten werden somit auf Reden und evtl. Lesen im Unterricht beschränkt.
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Die Klasse verfügt nach unseren Beobachtungen über ein gutes sprachliches
Niveau. Die meisten der Schüler bemühen sich, um sich vernünftig zu artikulieren
und zu verhalten. Sie sind nicht besonders laut gewesen und haben es verstanden,
fachspezifische Sprache gezielt einzusetzen. All diese Beobachtungen beruhen auf
den durchgeführten Hospitationen. Die verstärkte Beobachtung der Klasse und ihres
Verhaltens hat es uns ermöglicht, den Unterricht besser auf sie „zuzuschneiden“.
Dies gilt im Besonderen bei der Aufgabenstellung und dem zu erwartenden Umgang
mit derselbigen.
4.3 Weiterentwicklung des Lehr- Lernarrangements
Das Vorwissen der Schüler sollte noch genauer erfasst werden, um ein erfolgreiches
selbstständiges Arbeiten zu ermöglichen. Dies wäre möglich, indem man eine
längere Hospitationsphase einplant und durchführt. Die Ergebnisse dieser
Hospitationsphase können dann in den zu planenden Unterricht einfließen. Dadurch
würde eine sehr viel genauere Planung des Arbeitsauftrages und der Fertigung
ermöglicht werden.
Bei der Leittext-Methode ist eine sehr differenzierte Planung des Leittextes zu
beachten. Es muss berücksichtigt werden, dass alle Möglichkeiten der
Arbeitsaufgabe erfasst werden. Die differenzierte Planung des Projektes beruht im
eigentlichen auf der erweiterten Hospitation, die die Erstellung einer genau
zugeschnittenen Arbeitsaufgabe mit allen gewünschten Aspekten ermöglicht.
Die Aufgabenstellung sollte im Hinblick auf das zu fertigende Werkstück genau
gestellt sein und auch die zu lernenden Aspekte einschließen. So müsste
beispielweise die Skalierung an einem anderen Beispiel deutlich gemacht werden, so
dass man erkennen kann, wie eine Baureihe funktioniert. Als Beispiel hierfür wäre
eine zu fräsende Tasche geeignet. Dadurch könnte exakt die Funktion einer
Baureihe verdeutlicht werden, da dasselbe Bauteil durch den Skalierbefehl entweder
kleiner oder größer wird, ohne dabei die eigentliche Form zu verlieren. Dies ist ein
wichtiger Aspekt der Baureihe und damit eigentlich auch der fast wichtigste Aspekt
des Skalierbefehls, da dieser das Bauteil bzw. Teile des Bauteils vergrößert oder
verkleinert.
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5. Fazit
Lassen wir das erste fachdidaktische Projekt Revue passieren, so stellen wir fest,
dass die universitäre Ausbildung eine sehr gute Vorbereitung auf den späteren Beruf
bietet. Das Projekt hat aufgezeigt, dass die theoretische Ausbildung sinnvollerweise
durch Praxiserfahrung zu ergänzen ist. Bereits gesammelte positive Erfahrungen aus
unseren ersten Schulpraktika in Bezug auf das Agieren vor einer Klasse wurden
auch hier bestätigt.
Die Schüler haben sehr gut mitgearbeitet und es breitete sich ein angenehm ruhiges
Lernklima aus, was auf die starke Motivation der Schüler zurückzuführen ist. Die
positiven Eigenschaften der Klasse, die sich während der Hospitation bereits
herauskristallisierten, bestätigten sich innerhalb der Unterrichtssituation. Die
Leistungen innerhalb der Gruppen waren in etwa gleichwertig. Wir mussten in allen
Gruppen nur geringe Denkanstösse und programmiertechnische Hintergründe als
Hilfestellung zur Bearbeitung des Arbeitsauftrages geben. Keine Gruppe war
überfordert und die Aufgabenstellung erschien nicht zu komplex für die Lerngruppe.
Insgesamt waren wir mit der Durchführung sowie mit der Mitarbeit der Schüler sehr
zufrieden.
Die Durchführung im „Lehrer-Team“ erwies sich als unproblematisch, weil
Arbeitsbereiche und Zuständigkeiten im Vorfeld diskutiert wurden. Jeder Teilnehmer
hat seine Aufgaben wahrgenommen und gewissenhaft erfüllt, so dass eine
harmonische und erfolgreiche Umsetzung des fachdidaktischen Projektes I mit dem
Schwerpunkt „handlungsorientierter Unterricht mit Hilfe der Leittext-Methode“ nichts
im Wege stand.
In diesem Sinne blicken wir dem zweiten fachdidaktischen Projekt zuversichtlich
entgegen und haben bereits mit der Planung hierfür begonnen.
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SS 2005
Dathe, Diekmann
Werner
Fachdidaktisches Projekt I
Zentrum für Didaktik der Technik
6. Literaturverzeichniss
6.1 Abbildungsverzeichniss
Abb. 1 Leittextmethode und vollständige Handlung ( Weiner, A. )
Abb. 2 Programmierzeichnung ( Dathe, Diekmann, Werner )
Abb. 3 Computerraum BBS II Osterode am Harz ( Dathe, Diekmann, Werner )
Abb. 4 Schüler programmieren den Arbeitsauftrag ( Dathe, Diekmann, Werner )
Abb. 5 Grafische Darstellung der Testergebnisse ( Dathe, Diekmann, Werner )
Abb. 6 Grafische Darstellung der Hospitationsbögen ( Dathe, Diekmann, Werner )
6.2 Abkürzungsverzeichniss
L. Lehrkraft
Sch. Schüler
U. Unterricht
u.U. unter Umständen
6.3 Quellenverzeichniss
- Dobler, Doll, Fischer, Günter, Heinzler, Ignatowitz, Vetter: Fachkunde Metall,
54. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Haan–Gruiten, 2003
- EXSL CNC-Programm
- www.zdt.uni-hannover.de/pdf/skripte/didaktik/dt_Methodenkonzepte_HoU.pdf
- http://www.hommel.de/de/Produkte/data/T500_deu_521859.pdf
- http://www.hommel.de/de/Produkte/Produkte.aspProduktgruppe=9&Produkt=
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- Niedersächsisches Kultusministerium: Rahmenlehrplan für den
Ausbildungsberuf Industriemechaniker/Industriemechanikerin. Beschluss der
Kultusministerkonferenz vom 25.03.2004. www.kmk.de
- Weiner, A., Ausbildungsberufe in der beruflichen Fachrichtung Metalltechnik –
Ausbildungsordnung, Rahmenlehrplan, Richtlinien für den Unterricht an
Berufsschulen
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SS 2005
Dathe, Diekmann
Werner
Fachdidaktisches Projekt I
Zentrum für Didaktik der Technik
7. Anhang
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