Didaktische Reduktion - Zentrum für Didaktik der Technik

Didaktik der TechnikKapitel 3: Analyse und Planung von Unterricht3.1 Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodellnach Heimann, Otto, Schulz3.2 Lernziele und Anspruchsniveau3.3 Didaktische Sach- und Wertanalyse3.4 Didaktische Reduktion3.5 Artikulationsformen3.6 Unterrichtsverlaufsplanung© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (1)

System UnterrichtDidaktik der TechnikLernzieleLehrvoraussetzungendesLehrendenLernorganisationLernvoraussetzungenderSchülerLernkontrolle© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.1 Didaktikmodell nach HeimannDT-3-AnalysePlanung.ppt (2)

Strukturelemente des UnterrichtsDidaktik der TechnikHeimann ist der Ansicht,wenn jemand lehrt, dann::Strukturelemente des Unterrichts:1. hat er eine bestimmte Absicht Intentionalität / Lernziele, Absichten2. diese kleidet er in einen Thematik / Inhalte, LerngegenstandGegenstand und3. versucht, diesen einer Gruppe Anthropogene Voraussetzungen /nahe zu bringen,Kenntnisstand, Lernverhalten usw.des einzelnen Schülers4. er tut das in einer besonderen Methodik / Aktions-, Sozial- undArt und Weise,Artikulationsformen5. unter Verwendung bestimmter Medien / Unterrichtsmittel, wie:Hilfsmittel undTafel, Folien, CBT usw.6. er tut es in einer bestimmten Soziokulturelle Voraussetzung /Situation.globale Erziehungsziele (Normen),wie Schulart, Alterstufe, Geräte- undRaumausstattung, Unterrichtszeiten(Fakten)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.1 Didaktikmodell nach HeimannDT-3-AnalysePlanung.ppt (3)

Lehrtheoretisches Modell(nach Heimann 76)Didaktik der TechnikAnthropogeneundsoziokulturelleBedingungenIntentionenMethodenThemenMedienIndividuelle,soziale undkulturelleFolgenBedingungsfelder FolgenEntscheidungsfelderWas will ich an wen, unter welchen Bedingungen, mit welchen Mitteln, wieund mit welchen Zielen vermitteln?© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.1 Didaktikmodell nach HeimannDT-3-AnalysePlanung.ppt (4)

Prinzipien der UnterrichtsplanungDidaktik der Technik1. Interdependenz: Berücksichtigung aller Abhängigkeiten.2. Variabilität: Planung mit Alternativen, wegensituationsgerechter Reaktion im Unterricht.3. Kontrolle: Beobachtung der tatsächlichen Wirkungenund Planungsannahmen.Grundfragen nach Heimann:1. In welcher Absicht tue ich etwas?2. Was bringe ich in den Horizont der Lernenden?3. Wie tue ich das?4. Mit welchen Mitteln verwirkliche ich es?5. An wen vermittele ich das?6. In welcher Situation vermittele ich das?© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.1 Didaktikmodell nach HeimannDT-3-AnalysePlanung.ppt (5)

Rolle des LehrendenDidaktik der TechnikInformationenKompetenzenFähigkeitenLehrerLernerDer Lehrer von heute ist nicht mehr die einzige Informationsquelle derLernenden. Vielmehr unterstützt er den selbständigen Lernprozess durchAnregung, Motivation, Moderation, Bereitstellung von Lernmaterialien undindividuelle Beratung. Lernen ohne Lehrer ist zwar möglich. Durch seineauf ein bestimmtes Ziel ausgerichtete Führung (inhaltliche Auswahl,Reihenfolge, Strukturierung, Kontrolle usw.) wird der Unterricht abereffektiver und effizienter.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.1 Didaktikmodell nach HeimannDT-3-AnalysePlanung.ppt (6)

Didaktik der TechnikKapitel 3: Analyse und Planung von Unterricht3.1 Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodellnach Heimann, Otto, Schulz3.2 Lernziele und Anspruchsniveau3.3 Didaktische Sach- und Wertanalyse3.4 Didaktische Reduktion3.5 Artikulationsformen3.6 Unterrichtsverlaufsplanung© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (7)

Lernziele und LernzielteileDidaktik der TechnikLernziele beschreiben das angestrebte Lernergebnis, über dasein Schüler am Ende eines Lernvorganges verfügen soll.(Schelten 94)LernzielInhaltVerhaltenSteuerung in einer Gerätetechnik aufbauen und auf Funktion prüfen können!© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.2 Lernziele und AnspruchsniveauDT-3-AnalysePlanung.ppt (8)

Lernziele in den Richtlinien (heute)Didaktik der TechnikIn den Rahmenlehrpläne und den Richtlinien desLandes Niedersachsen werden zu konkretenLernziele die folgenden Angaben gemacht:• Lerngebiete• Lernziele (inkl. Anspruchsniveau)• Lerninhalte• Zeitrichtwerte (in Unterrichtsstunden)• Hinweise zum Unterricht© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.2 Lernziele und AnspruchsniveauDT-3-AnalysePlanung.ppt (9)

LernzielbereicheDidaktik der TechnikMan unterscheidet die Verhaltens- bzw. Lernzielbereiche(auch: Lernzieldimensionen):• kognitiv• affektiv• psychomotorischVerstand (überwiegend in Lehrplänen)“Aufbau und Wirkungsweise elektrischer Energiequellenbeschreiben". (Lernziel 2.9, Grundstufe, Richtlinien Nds.)Verantwortung (z.B. Sozialkompetenz)“Umweltbelastungen zu erkennen, ... und sich für dieBeachtung des Umweltschutzes einzusetzen.”(übergreifende Lernziele, Richtlinien Nds.)Bewegung (z.B. Schlitzklopfen in derElektroinst. Feilen in Metallbearb.)“Eine Lötstelle fachgerecht herstellen.”© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.2 Lernziele und AnspruchsniveauDT-3-AnalysePlanung.ppt (10)

AnspruchsniveauDidaktik der TechnikKognitiver Bereich (Schelten 1994):1. Wissen (Wiedergeben von Gelerntem)2. Verstehen (Umformung von Gelerntem)3. Anwenden (Übertragung von Gelerntem)4. Problemlösen (Kombinieren von Gelerntem:Analyse, Synthese, Bewertung)Affektiver Bereich (Nashan/Ott 1990):1. Bereitschaft (Anerkennung beruflicher Werte)2. Interesse (berufliche Lerninhalte = persönliche Ziele)Psychomotorischer Bereich (Nashan/Ott 1990):1. Fähigkeit (gedanklich unterstützte Bewegung)2. Fertigkeit (automatisierte Bewegung, durch Üben)3. Beherrschung (kombinierte Bewegungen für komplizierteHandlungsabläufe)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.2 Lernziele und AnspruchsniveauDT-3-AnalysePlanung.ppt (11)

Beispiele kognitiver BereichDidaktik der Technikzu 1.:"Arten, Eigenschaften und Anwendungen von Werkstoffen inder Elektrotechnik nennen." (1.6 Richtlinien NS)zu 2. und 3.: "Maßnahmen zum Schutz von Mensch und Umweltbeim Umgang mit Werk- und Hilfsstoffen erläutern undanwenden." (1.9 Richtlinien NS)zu 4.: "Schaltungen der Signal-, Steuerungs- und Meldetechnikentwerfen, aufbauen und ihre Funktion überprüfen." (4.5Richtlinien NS)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.2 Lernziele und AnspruchsniveauDT-3-AnalysePlanung.ppt (12)

Didaktik der TechnikLernziele nach dem AbstraktionsniveauÜbergreifende LernzieleBeispiel: Vorbemerkungen im RahmenlehrplanGroblernzieleBeispiel: Lernziele in Lehrplänen der LänderAusdifferenzierte LernzieleVom Lehrer für einzelne Lehrveranstaltungen festgelegte und mitdem Lehrplan abgestimmte Lernziele. Dabei gilt die Regel:Etwa 5 Lernziele für 90 min. Unterricht (Schelten 1994).Operationalisierte LernzielePräzise Angabe des Endverhaltens; Bedingungen für dasangestrebte Endverhalten; Maßstab für das Endverhalten.Ablehnung da zu aufwendig, Planung wirdziellastig, Betonung des kognitiven Bereichs© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.2 Lernziele und AnspruchsniveauDT-3-AnalysePlanung.ppt (13)

Didaktik der TechnikKapitel 3: Analyse und Planung von Unterricht3.1 Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodellnach Heimann, Otto, Schulz3.2 Lernziele und Anspruchsniveau3.3 Didaktische Sach- und Wertanalyse3.4 Didaktische Reduktion3.5 Artikulationsformen3.6 Unterrichtsverlaufsplanung© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (14)

Didaktik der TechnikFachspezifische vs. fachübergreifende LernzieleFachübergreifende Lernziele bzw. Kompetenzen (Nashan/Ott 1990):• Fundamentale Denktätigkeiten und -haltungen(Anschauungsvermögen, Vorstellungsvermögen, logisches, techn.-funkt., konstruktives und wirtschaftliches Denken, Kreativität)• Geistige Grundtechniken (Vergleichen, Ordnen, Konkretisieren,Klassifizieren, Verallgemeinern, Abstrahieren, Formalisieren,Analogisieren)• Allgemeine Lernziele (Selbstbestimmung und Selbstverwirklichung,Urteils- und Entscheidungsfähigkeit, kooperative Arbeitsfähigkeit)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (15)

LernzielmatrixDidaktik der TechnikAbstraktionsgradRichtziele (übergreifendeLernziele, z.B.aus den RahmenrichtlinienGrobziele(Lehrplan)Feinziele (konkreterUnterricht)FachspezifischeLernzielefachspezifische,allgemeineLernzielefachübergreifendeLernzieleA0 B0 C0 D0A1 B1 C1 D13Meßtechnik1A2 B2 C2 D2Meßgeräte bedienenProtokoll führenSorgfältige Benutzung der MeßgeräteallgemeineLernzieleAllgemeinheitsgrad2© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (16)

Vorgehensweise - LernzielmatrixDidaktik der Technik1. Ableitung der fachspezifischen Lernziele aus demvorgegebenen Lehrplan (A 1 A 2 ) Sachanalyse2. Bestimmung der allgemeinen, übergreifendenLernziele (A 2 B 2 , C 2 , D 2 ), die im Rahmen deskonkreten Unterrichts angestrebt werden können. Wertanalyse3. Zuordnung der übergeordneten (Fein-)Lernziele zuLehrplan und Rahmenrichtlinien (A 2 A 1 ...) EinordnungNashan/Ott 1990© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (17)

BeispielDidaktik der TechnikA1. Die Schülerinnen und Schüler sollen• Schaltnetze analysieren und entwerfen können (4.5 Richtlinien Niedersachsen, Fachstufe 1,Berufsgruppe Kommunikationstechnik).A2. Die Schülerinnen und Schüler sollen• ein vorgegebenes Schaltnetz analysieren ( Analyse),• Zuordnungsliste und Wertetafel aus vorgegebener Schaltungen aufstellen ( Analyse),• Schaltpläne, Kontaktpläne und Funktionspläne zeichnen ( Anwendung),• Codierschaltungen (Addierer oder Codierer) mit den Regeln der Schaltalgebra aufstellen,vereinfachen und umformen ( Synthese),• ein Schaltnetz mit NAND-Elementen aufbauen und testen ( Anwendung).B2. Die Schülerinnen und Schüler sollen• aus einem Tabellenbuch die für eine Aufgabe erforderlichen TTL-Logikbausteineheraussuchen. ( Verwendung von Tabellenbüchern).C2. Die Schülerinnen und Schüler sollen• die Ergebnisse ihrer Experimente und Messungen an den logischen Grundbausteinenbeschreiben ( Protokolle erstellen),• einen Funktionsplan verbal erläutern ( Sprachkompetenz).D2. Die Schülerinnen und Schüler sollen• in Gruppen ( Sozialkompetenz)• ein fehlerhaftes Schaltnetz analysieren und reparieren ( Methoden- und Fachkompetenz).© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (18)

SachanalyseDidaktik der TechnikUmsetzung der meist groben und vagen Lernziele des Lehrplanes ineindeutige Beschreibungen (Feinziele) des angestrebtenSchülerverhaltens unter Beachtung fachlicher Aspekte.1. Schritt: Präzisierung des Grobziels (s.o.)2. Schritt: Darstellung der fachwissenschaftlichen Strukturz.B. als Wissensgefüge (Fachsystematik)3. Schritt: Ermittlung des didaktischen Stellenwertes der Einzelelemente(“Strukturmomente“, auch: „didaktische Funktion“!)4. Schritt: Festlegung der zeitlichen Reihenfolge. Ordnungsprinzipiensind die Sachlogik und vor allem die didaktisch-logische Struktur.5. Schritt: Festlegung des Anspruchsniveaus (s.o.)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (19)

Didaktischer StellenwertDidaktik der TechnikDer Stellenwert wird bestimmt durch:• das exemplarische Prinzip,• die Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung,• die Übertragbarkeit der Lerninhalte,• den strukturellen Sinnzusammenhang und• die beruflichen Anforderungen (Berufsbild).Es muss festgelegt werden, welche• Begriffe, Symbole, Abkürzungen usw.• Vorschriften, Abläufe, Prinzipien, Methoden usw.• Definitionen, Formeln, Theorien usw.der Schüler inhaltlich kennen muss. Dies nennt mandidaktisches Wissensgefüge.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (20)

StrukturenDidaktik der TechnikGerätetechnikSPSProgrammiersprachenFeldbusse. .FachwissenschaftlicheStruktur..AWLST....KOPSPSDidaktischesWissensgefügeAufbau undFunktion einerSPS..binäreSteuerung..LogischeVerknüpfungenKombinatorischeSteuerungDigitale Schaltungen... .© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (21)

WertanalyseUnter Wertanalyse versteht man die Planung übergeordneterLernziele, wie Methoden-, Lern- und Sozialkompetenz) imHinblick auf:Didaktik der Technik• allgemeine Strukturen(z.B. Benutzung eines Tabellenbuchs, Bauteilekatalogs o.ä.)• allgemeine Begriffe(z.B. Schadstoff, Sicherheitsmaßnahmen)• allgemeine Gesetze(z.B. Energieerhaltungssatz)• allgemeine Methoden(z.B. Fehlersuche bei defekten Geräten, Bericht schreiben usw.)• allgemeine Einstellungen(z.B. Sorgfalt)• allgemeine Werthaltungen(z.B. Umweltschutz, schonender Umgang mit Laborgeräten)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.3 Didaktische Sach- und WertanalyseDT-3-AnalysePlanung.ppt (22)

Didaktik der TechnikKapitel 3: Analyse und Planung von Unterricht3.1 Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodellnach Heimann, Otto, Schulz3.2 Lernziele und Anspruchsniveau3.3 Didaktische Sach- und Wertanalyse3.4 Didaktische Reduktion3.5 Artikulationsformen3.6 Unterrichtsverlaufsplanung© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (23)

Didaktische ReduktionDidaktik der TechnikDer Facharbeiter benötigt für seine Berufsausübung nur eine Teilmenge allerfachwissenschaftlichen Erkenntnisse, Zusammenhänge, Gesetze usw.WissenFacharbeiter(ET)WissenDiplom-Ingenieur (ET)gemeinsame Kompetenzen und Qualifikationen (Grüner 1967)Die Aussagen der Fachwissenschaft müssen auf die in der betrieblichen Praxisgebräuchlichen Arbeitsmethoden zugeschnitten und bei der Facharbeiterausbildungauf das Auffassungsvermögen der Schüler reduziert werden.Definition: Unter didaktischer Reduktion versteht man den widerspruchsfreierÜbergang von wissenschaftlicher Ausgangsaussage zu einer verständlicheren,unter Beachtung der Ausbildungsziele vereinfachten Aussage. Die abgeleiteteAussage muss, unter Nennung der Einschränkungen, immer korrekt bleiben.Eine Rückkehr zur Ausgangsaussage muss möglich sein.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (24)

ReduktionsmethodeDidaktik der TechnikEin Kernproblem im Unterricht ist das der Fasslichkeit (begreifbar,anschaulich, merkbar):• die Ausgangsaussage ist zu abstrakt (qualitatives Problem)• die Ausgangsaussage ist zu komplex, zu differenziert(quantitatives Problem)Mit Hilfe der Reduktionsmethode sollen die Ausgangsaussagenfasslicher gemacht werden:• Einschränkung auf wichtige Sonderfälle,• Verdeutlichen durch Beispiele,• Veranschaulichung durch Prinzipskizzen, Kennlinien, Experimente,Computeranimationen, Analogien (s.u.) usw.,• verbale Erläuterungen oder Merkregeln, statt mathematischerGleichungen.• Vernachlässigung von “Randeffekten”.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (25)

Arten didaktischer ReduktionDidaktik der TechnikVertikale didaktische ReduktionDer Gültigkeitsumfang wird reduziert, es erfolgt eine Ausschnittsbildungaus der Ausgangsaussage durch Betrachtung von Sonderfällen.Beispiel: Maxwellsche Gleichungen Ohmsches GesetzkomplexEinschränkungabstraktkonkretVeranschaulichungmerkmalsarmHorizontale didaktische ReduktionDer Gültigkeitsumfang bleibt erhalten. Eine konkretere Aussage ist derAusgangsaussage nebengeordnet.Beispiel: Elektrisches Feld in vektorieller Form Skizze mit eingezeichneten Feldlinien© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (26)

Horizontale didaktische ReduktionDer Gültigkeitsumfang bleibt erhalten, die konkretere Aussage ist derAusgangsaussage nur neben geordnet.Didaktik der TechnikOhmschesGesetzU=R*IURIDas Verhältnis vonSpannung zu Strom ineinem elektrischenLeiter ist konstant undstellt den Widerstanddar.RUIMathematischeFormelgraphischeDarstellungverbaleErläuterungMerkregelElektrostatischesFeld zwischenzwei Kugelngleicher LadungunterschiedlicherVorzeichen.vE =−gradϕDie Feldstärke ist der(negative) Gradientdes Potentials.Formelzusammenhang(abstrakt)+Feldlinienbild zurgraphischen Deutung-Experimenteller Nachweis,durch Flug von Watte zwischenzwei elektrischgeladenen Kugeln© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (27)

Vertikale didaktische Reduktion (1)Didaktik der TechnikAbleitung des Ohmschen Gesetzes aus den Maxwellschen GleichungenGültigkeitwissenschaftliche Ausgangsaussage(keine Einschränkung)vgl. Moeller 19861. magnetische Wirkung infolge zeitlicherÄnderung des elektrischen Feldes imNichtleiter nur bei schnellen Änderungenvon BedeutungdD≈ 0dt2. Beschränkung auf elektrisches Feld in Leiternergibt Strom und SpannungAussageMaxwellsche Gleichungen• Durchflutungssatzvv v ⎛ v dD⎞v∫ H ⋅ dl = Θ = ∫ ⎜ S + v ⎟ ⋅ dA (1)⎝ dt ⎠• Induktionsgesetzvv v dB vE⋅ dl = − ⎛ v dA⎝ ⎜ ⎞∫ ∫ ⎟ ⋅(2)dt ⎠1. SchrittI = ∫ S ⋅dA(3) aus (1)U = ∫ E ⋅dl(4) aus (2)Es gilt für das elektrische Strömungsfeld beikonstanter elektrischer Leitfähigkeit:vS = γ ⋅ E(5)2. SchrittAbkürzungen:E elektrische FeldstärkeH magnetische FeldstärkeD VerschiebungsdichteS StromdichteA Querschnittsfläche im RaumB Flussdichteθ Durchflutungl Längeγ elektrische LeitfähigkeitWeiter auf nächster Folie© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (28)

Vertikale didaktische Reduktion (2)Siehe vorhergehende FolieDidaktik der Technik1. wenn gilt: v S senkrecht auf v A , dann istvS homogen und konstant2. wenn gilt: v E parallel zu v l , dann ist v E homogenund konstant3. außerdem soll gelten: v E parallel zu v SAussage gilt für homogene Felder in homogenenGebieten der Länge l und des konstantenQuerschnitts A bei konstanter elektrischerLeitfähigkeit.I = S ⋅ A(6) aus (3)U = E⋅ l(7) aus (4)S = γ ⋅ E(8) aus (5)S ⋅ lU =γ(9) aus (8/7)U ⋅γS =l(10) aus (9)IS = (11) aus (6)AI U ⋅γ=A l(12) aus(10) u. (11)Es folgt das Ohmsche Gesetz:l= = konst.= RA⋅γDas obige Beispiel zeigt wie durch didaktische Reduktion aus einer wissenschaftlichenKernaussage, den Maxwellschen Gleichungen, durch vertikale Reduktion eine konkrete undfür den Unterricht an berufsbildenden Schulen relevante Aussage, das Ohmsche Gesetz,systematisch abgeleitet werden kann. Dies ist aber ein extremes, wenn nicht gar entartetesBeispiel, für die Anwendung der didaktischen Reduktion zur adressatengerechtenAufbereitung von fachwissenschaftlichen Erkenntnissen!© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (29)UI

EntscheidungsschritteDidaktik der Technik1. SachanalyseDurch welche Begriffe, Elemente usw. ist die Komplexität des Unterrichts bestimmt.2. Didaktische StrukturierungWelche Bestandteile sind von zentraler Bedeutung, um den Gegenstand zu verstehen.3. RestriktionsanalyseErwartete Lernschwierigkeiten der Adressaten in die Planung einbeziehen.4. Horizontale didaktische ReduktionFörderung des Verständnisses durch Beispiele, Analogien usw.5. Vertikale didaktische Reduktion IAuf welche Bestandteile kann verzichtet werden, ohne die Gültigkeit einzuschränken.6. Vertikale didaktische Reduktion IIWelche Einschränkungen des Gültigkeitsumfanges können verantwortet werden, umdas Verständnis zu fördern (z.B. Vernachlässigung von „Randeffekten“).Arnold 1990© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (30)

Beispiel für didaktische ReduktionDidaktik der TechnikAusgangspunkt: beliebige NetzevertikaleReduktion(Teil 1)Beschränkung auf Netzwerke mitausschließlich ohmschen Widerständenund konstanten Spannungsquellen.Berechnungsverfahren:Allgemeiner Lösungsansatz führt für solcheNetze zu einem linearen Gleichungssysteme.1. Kirchhoffsches Gesetz(Knotenpunktsatz)nI =ii=1∑ 02. Kirchhoffsches Gesetz(Maschensatz)n∑ U = 0ii=1Die Summe aller zu- und abfließenderStröme ist unter Beachtung des Vorzeichensin jedem Zeitpunkt null.Die Summe der Teilspannungen in derMasche ist stets null.Knoten:I I I I I− + + − = 01 2 3 4 5Masche:U 2U 1U 4U 5I 1I 2I 3I 5I 4U 3U +1 U + 02 U −3 U −4 U =5vertikaleReduktion(Teil 2)Beschränkung auf Reihen und Parallelschaltungvon ohmschen Widerständen.Reihenschaltung:− = 0I1 I2R = R +ers 1 R2U 0U = ⋅2R +1 R R22Reihenschaltung:Die Spannungen an den Widerständenverhalten sich wie die Widerständezueinander.UU12=R R12U 1Spannungsteiler(unbelastet)U 0R ers.R 2U 2R 1R 2Berechnungsverfahren:Lösung führt über Ersatzwiderständeschrittweise von innen nach außen.Parallelschaltung:I −I1− I2=0R ⋅1 R2R =ersR +1 R2U = U =2 1 U 0Parallelschaltung:Die Ströme durch die Widerständeverhalten sich umgekehrt, wie dieWiderstände.II12=RR21R 1Zeichnerische Bestimmung von R ers .© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (31)

Analogie vs. Didaktischer ReduktionDidaktik der TechnikMit Analogien wird versucht, einen neuen, unbekannten Sachverhalt durchVergleich mit einem bekannten und verstandenen Sachverhalt zuveranschaulichen. Vor allem in Einstiegsphasen kann dies helfen.Das im Unterricht an berufsbildenden Schulen häufig verwendete Wassermodellzur Einführung und Erläuterung von Strom und Spannung ist eine Analogie. DieAnalogie von stromdurchflossenen Leitern zu Wasserrohren ist dabeiproblematisch, da beispielsweise Leitungsbruch und Rohrbruch zu völligunterschiedlichen Reaktionen führen. In einem unterbrochenen Leiter fließt keinStrom, während ein offenes Rohr leckt und Wasser in die Umgebungabgegeben wird. Aus dem Analogiemodell sollten keine Rückschlüsse auf dasUrsprungsmodell gemacht werden. Die Wasseranalogie kann sogar die spätereEinführung von Felderscheinungen, wie die elektromagnetische Induktion,erschweren, wenn das Wassermodell sich beim Lernenden zu stark eingeprägthat. Da beim Wassermodell nur für wenige Grundaussagen eine Rückkehr zurelektrotechnischen Ausgangsaussage möglich ist, darf hier nicht vondidaktischer Reduktion gesprochen werden.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (32)

Didaktische Reduktion und HoUDidaktik der TechnikDie didaktischen Reduktion dient der adressatengerechtenAufbereitung von fachwissenschaftlichen Erkenntnissen. Ihr Einsatz istauch im handlungsorientierten Unterricht (HoU) an berufsbildendenSchulen möglich, wie das nachfolgende Beispiel zeigt:Im Unterricht soll die Wirkungsweise und die Anwendung einer Drosselspulebehandelt werden. Dazu wird der Lernträger “Leuchtstofflampe” gewählt.Ausgehend von den wissenschaftlich Erkenntnissen, die zur Entwicklung derLeuchtstofflampe geführt haben, wird mit Hilfe der didaktischen Reduktion fürden konkreten Unterricht eine vereinfachte Systembeschreibung undWirkungskette entwickelt. Darauf aufbauende, speziell entwickelteInformationsmaterialien werden an die Schüler verteilt. Mit Hilfe dieserMaterialien können die Schüler dann eine Handlungsaufgabe, wie dieFehlersuche in einer defekten Lampenschaltung selbständig bearbeiten.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.4 Didaktische ReduktionDT-3-AnalysePlanung.ppt (33)

Didaktik der TechnikKapitel 3: Analyse und Planung von Unterricht3.1 Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodellnach Heimann, Otto, Schulz3.2 Lernziele und Anspruchsniveau3.3 Didaktische Sach- und Wertanalyse3.4 Didaktische Reduktion3.5 Artikulationsformen3.6 Unterrichtsverlaufsplanung© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (34)

Artikulation im UnterrichtDidaktik der TechnikUnter Artikulation versteht man die zeitliche Abfolge von Schritten oder Phasendes Unterrichts. Dies wird getragen durch die folgenden Aspekte:• Lernpsychologie• Sachlogik• Intention• DramaturgieEinfaches Artikulationsschema:1. Einstieg “... die Lernenden dort abzuholen, wo sie stehen,und sie dorthin zu führen, wohin sie sollen.”2. Erarbeitung “... so zur Auseinandersetzung mit der Sacheanzuleiten, dass sie lernwirksame Erfahrungenmachen, ...”3. Ergebnissicherung “... das erstmals Erlernte dauerhaft und leichtabrufbar zu speichern (Merken und Erinnern).”(Peterssen, Friedrichs Jahrheft 1997)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (35)

Vier-Stufen-MethodeDidaktik der TechnikCharakteristische Lehr- und Lernmethode für denbetrieblichen Teil der beruflichen Erstausbildung.Lehrer- bzw. AusbilderaktivitätSchüleraktivität1. Erklären 1. Zuhören2. Vormachen 2. Zuschauen3. Korrigieren 3. Nachmachen4. Bewerten 4. ÜbenDie blau geschriebenen Aktivitäten sind diegebräuchlichen Bezeichnungen im Betrieb.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (36)

Didaktik der TechnikStufung von Unterricht nach H. Roth (1963)1. Motivation2. Schwierigkeiten3. Lösungsvermutungen4. Tun und Ausführen,5. Behalten und Einüben6. Bereitstellung, Übertragen undIntegrieren des Gelernten© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (37)

Phasen des HoUDidaktik der TechnikLernen in vollständigen Handlungen© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (38)

Weitere ArtikulationsschemataDidaktik der TechnikHerbart:1. Klarheit2. Assoziation3. System4. MethodeGrell/Grell:1. Direkte Vorbereitung2. Auslösen positiver Reize3. Informierender Unterrichtseinstieg4. Informationsinput5. Anbieten von Lernaufgaben6. Selbständiges Arbeiten an Lernaufgaben,Lernerfahrungen machen7. Auslöschung; zurückführen zumKlassenverband8. Feedback und Weiterverarbeitung9. Verschiedenes oder GesamtevaluationDörpfeld:1. Anschauen2. Denken3. AnwendenReim:1. Vorbereitung2. Darbietung3. Verknüpfung4. Zusammenfassung5. AnwendungGoettler:1. Vorbereitung2. Darbietung3. Erklärung4. AnwendungMeyer:1. Einleitung2. Hauptteil3. Schluss© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (39)

EinwändeDidaktik der TechnikAls Einwände gegen ein starres Artikulationsschemakönnen genannt werden:1. es gibt kein einheitliches Schema für jedeUnterrichtsstunde,2. eine Artikulation kann sich über mehrereUnterrichtsstunden erstrecken, aber auch mehrfachpro Unterrichtsstunde verwendet werden,3. es besteht die Gefahr, dass der Unterricht erstarrt.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (40)

InhaltsanordnungenVon der Artikulation ist die Inhaltsanordnung (auch: methodischer Gang) zuunterscheiden (Schelten 1994)Didaktik der Technik1. sachlogische AnordnungBeispiel.: Der Magnetismus muss behandelt sein, bevor die Wirkungsweise derelektrischen Maschine vermittelt werden kann.2. lernregelhafte AnordnungBeispiel: Zunächst Vorstellung der elektrischen Maschine mit ihren Bauteilen undihrer Wirkung, dann Vorstoß zum Wirkungsprinzip des Magnetismus.3. Geschäftsprozessorientierte bzw. arbeitsprozessorientierte AnordnungBeispiel: Der Unterricht orientiert sich an den zeitlichen Abläufen im Betrieb:Kundenanfrage, Angebot, Herstellung, Lieferung, Inbetriebnahme,Rechnungsstellung, Wartung.4. dramaturgische AnordnungBeispiel: Eröffnung des Unterrichts durch ein spektakuläres Experiment, daraufaufbauend eine spannende Fragestellung, nachfolgende Recherche und am Endeeine unerwartete Auflösung.© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (41)

Lernregelhafte AnordnungDidaktik der TechnikEs sind viele Formen der lernregelhaften Anordnung bekannt. Sie sindmeist auch in entgegengesetzter Richtung einsetzbar:• vom Vertrauten zum Fremden, bzw. vom Nahen zum Entfernten,• vom Leichten zum Schweren,• vom Einfachen zum Zusammengesetzten (Komplizierten),• von Fakten zu Problemen,• vom Konkreten zum Allgemeinen (Abstrakten),• vom Emotionalen zum Rational-begrifflichen,• von bewussten zu verinnerlichten, automatisierten Tätigkeiten,• vom angeleiteten zum selbständigen Handeln,• deduktive und induktive Vorgehensweisen,• analytischer (zerlegender) oder synthetischer(zusammenbauender) Verlauf,• zyklisch (gleiches Schema wiederkehrend) oder spiralförmig(gleiches Thema mit zunehmender Komplexität).© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.5 ArtikulationsformenDT-3-AnalysePlanung.ppt (42)

Didaktik der TechnikKapitel 3: Analyse und Planung von Unterricht3.1 Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodellnach Heimann, Otto, Schulz3.2 Lernziele und Anspruchsniveau3.3 Didaktische Sach- und Wertanalyse3.4 Didaktische Reduktion3.5 Artikulationsformen3.6 Unterrichtsverlaufsplanung© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (43)

Tabellarische VerlaufsplanungDidaktik der TechnikNeben dem schriftlichen Unterrichtsentwurf, der zu allen Elementen, Einflussfaktoren undgeplanten Wirkungen des konkreten Unterrichts Aussagen macht, ist eine Verlaufsplanungin tabellarischer Form nützlich.Zeit Unterrichtsschritte Didaktische Funktionen Lernmethode,Artikulationsform,SozialformMedienAngestrebte Wirkung (Begründung) des gewähltenLehrverfahrens, Aktionsform usw. unter Beachtung vonLerngesetzmäßigkeiten bei den Schülern (Motivation,Übung, Disziplinierung, Synchronisation usw.)© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.6 UnterrichtsverlaufsplanungDT-3-AnalysePlanung.ppt (44)

Planungsraster entsprechendLehr-/Lerntheoretischem DidaktikmodellDidaktik der TechnikErwartetes Schülerverhalten Geplantes Lehrerverhalten Didaktischer KommentarBegründung und Hinweise zu:• Lernzielen (fachlich, sozial usw.)• inhaltliche Aspekte• Voraussetzungen und deren Prüfung• Medieneinsatz• Unterrichtsmethoden• mögliche Probleme und Reaktionen• Sozialformen (Einzel- u. Gruppenarbeit)• Aktionsformen• Lernzielkontrollen© 2005 B. Wagner - Universität Hannover 3.6 UnterrichtsverlaufsplanungDT-3-AnalysePlanung.ppt (45)

Weitere PlanungsverfahrenDidaktik der TechnikHandlungsstrukturanalyseHandlungszielxx reguliert x.1 bis x.nTeilzielx.1Teilzielx.nAbstraktionsgradRichtziele (übergreifendeLernziele, z.B.aus den RahmenrichtlinienGrobziele(Lehrplan)Feinziele (konkreterUnterricht)LernzielmatrixFachspezifischeLernzielefachspezifische,allgemeineLernzielefachübergreifendeLernzieleA0 B0 C0 D0A1 B1 C1 D131A2 B2 C2 D2allgemeineLernzieleUnterzielx.1.1AusführungsprozessUnterzielx.1.2Allgemeinheitsgrad2© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (46)

ZusammenfassungDidaktik der TechnikEs wurde das Lehr-/Lerntheoretisches Didaktikmodell vorgestellt.Ausgehend von den vier Entscheidungsfeldern: Intentionen, Inhalte,Methoden und Medien und den Prinzipien: Interdependenz, Variabilitätund Kontrolle wurden die folgenden Planungs- und Analyseaspektebetrachtet:• Lernziele (fachspezifisch und fachübergreifend), Lernzielbereiche(kognitiv, affektiv, psychomotorisch), Anspruchs- undAbstraktionsniveau• Didaktische Sach- und Wertanalyse, Lernzielmatrix,Entscheidungsschritte, didaktischer Stellenwert und didaktischesWissensgefüge• Horizontale und vertikale didaktische Reduktion• Artikulationsformen, Inhaltsanordnungen und lernregelhafte Anordnung• Unterrichtsverlaufsplanung in systematischer, tabellarischer Form© 2005 B. Wagner - Universität Hannover DT-3-AnalysePlanung.ppt (47)