NwT - Naturwissenschaft und Technik
Einführung
Das Fach NwT ersetzt bewusst nicht die zugrundeliegenden Basiswissenschaften. Die Fächer Physik, Chemie, Biologie und Geografie bleiben in ihrer fachlichen Eigenständigkeit als Unterrichtsfächer für alle Schüler/innen, unabhängig vom gewählten Profil bestehen. NwT führt die Inhalte aus den Basisfächern fächerübergreifend fort und orientiert sich vor allem auch an technischen Fragestellungen und Lösungen.
Dadurch, dass die Basis-Naturwissenschaften Biologie, Chemie und Physik für alle Schüler/innen erhalten bleiben, werden alle Schüler/innen in diesen Fächern gleich ausgebildet; d. h. die Fächerwahl in der Kursstufe wird durch die Wahl von Spanisch nicht grundsätzlich eingeschränkt. Wer dagegen das naturwissenschaftliche Profil (mit NwT) wählt, kann natürlich in der Kursstufe nicht plötzlich Spanisch belegen; dafür haben die NwT-Schüler/innen Vorteile bei der Durchführung von Praktika in den Naturwissenschaften, weil sie sich in NwT bereits ein umfangreicheres methodisches und praktisches Repertoire angeeignet haben.
Erwartungen an die Schüler/innen
- ein besonders stark ausgeprägtes Interesse an naturwissenschaftlichen und technischen Fragestellungen,
- Neugier,
- ein hohes Maß an (Arbeits-)Disziplin und Ausdauer,
- eine hohe Frustrationstoleranz (es gelingt nicht immer alles sofort!),
- Freude am manuellen Arbeiten, Basteln und Tüfteln,
- die Bereitschaft, selbstorganisiert zu lernen und zu arbeiten, mit anderen Schülern/innen in Teams zusammenzuarbeiten und sich über längere Zeiträume konzentriert auch mit technischen Details einer Aufgabe zu befassen.
- wir erwarten auch die Bereitschaft, sich theoretisch tiefgehender mit technischen und naturwissenschaftlichen Fragestellungen zu befassen.
Unterrichtsinhalte
Aktuell gilt der Bildungsplan 2016. Gemäß den Umsetzungsvorschlägen der Zentralen Projektgruppe (ZPG) am Regierungspräsidium wird der NwT-Unterricht (noch) stärker projektartig ablaufen. Der Mikrocontroller soll am besten bereits in Klassenstufe 8 eingeführt werden und in den folgenden Klassenstufen dann als “Werkzeug” zur Lösung unterschiedlichster Aufgaben eingesetzt werden.
An unserer Schule wollen wir uns weitgehend an den Umsetzungsvorschlägen der ZPG orientieren.
Klassenstufe 10 (voraussichtlich)
NwT-Erkundungsfahrt
Bei dieser Fahrt können in der Regel 20 Schüler/innen teilnehmen, weil meist auch Einrichtungen besucht werden, welche die Besucherzahl beschränken. Die Studienfahrten haben jeweils München zum Ziel; unterwegs werden weitere Einrichtungen besucht.
Im Archiv finden Sie die Berichte der vergangenen Erkundungsfahrten, die einen guten Eindruck vom Ablauf vermitteln.
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„Der Traum vom Fliegen“
Hier werden ausgehend von den Vorkenntnissen der Schüler/innen und durch einen Blick in die Natur (Vogelflug) die Prinzipien erarbeitet, nach denen ein Flugzeug (stabil) fliegen kann; es gibt eine elementare Einführung in die Strömungsmechanik, der technische Aufbau eines Flugzeuges wird betrachtet und die Steuerungsmöglichkeiten eines Fluggerätes werden untersucht. Beim Bau eines Gleitfliegers aus Papier wenden die Schüler/innen ihre in der so genannten “Qualifikationsphase” erworbenen Kenntnisse an und optimieren ihr Produkt nach Analyse seiner Bewegung. Anschließend wird ein Gleitflugzeug aus Balsaholz oder Styrodur angefertigt, getestet und optimiert. Dabei gibt es auch eine Einführung in das technische Zeichnen und die Schüler/innen lernen, einerseits mit den Materialien umzugehen, anderseits passende Werkzeuge sachgerecht einzusetzen.
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„Bau eines funktionsfähigen Krans“
Hier werden die Schüler/innen bei einem Baustellenbesuch zunächst einen Kran bei seiner Arbeit beobachten und seine Funktionseinheiten analysieren. In der Qualifizierungsmaßnahme werden die Schüler/innen die notwendigen Mechanik-Kenntnisse erwerben (Seil, lose und feste Rolle, Flaschenzug, Getriebearten etc.) und weitere Werkzeuge und das Material Holz näher kennenlernen. Anschließend werden technische Zeichnungen von einzelnen Baugruppen angefertigt und es wird ein funktionsfähiger Kran gebaut; die Laufkatze muss sich über einen Seilzug bewegen und die Last sich unabhängig davon heben und senken lassen. Im Sinne einer inneren Differenzierung können Schüler/innen, welche die Basisaufgabe frühzeitig gelöst haben, den Kran durch Elektrifizierung der Antriebe, durch eine Beleuchtung o. ä. noch weiter ausbauen.
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„Licht- und Soundeffekte steuern mit dem Mikrocontroller“
Hier erhalten die Schüler/innen eine Einführung in die Mikrocontrollertechnik; sie erfahren, was ein Mikrocontroller ist und wo solche Schaltungen eingesetzt werden. Dann lernen sie die Hardware des Arduino Uno-Mikrocontrollers kennen und die Entwicklungsumgebung (IDE), mit welcher er in der Programmierspache C programmiert werden kann. Ausgehend von einfachen Aufgaben (eine Leuchtdiode blinken lassen, ein Lauflicht oder eine Ampelschaltung realisieren, eine Melodie programmieren, die über einen Lautsprecher abgespielt werden kann …) werden die Schüler/innen dann an komplexere Fragestellungen herangeführt. Z. B. könnte ein Reaktionstester gebaut werden, mit der man die eigene Reaktionszeit messen kann.
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„Untersuchung und Herstellung von Sonnencreme“
Hier werden die Bestandteile einer Sonnencreme zunächst untersucht und die Wirkung der verschiedenen Komponenten erklärt und gedeutet. Danach wird eine Sonnencreme nach eigener Rezeptur entwickelt und hergestellt und das Produkt und dessen Wirkung optimiert.
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„Bau und Programmierung eines Mini-Bots“
Hier haben die Schüler/innen in der Klassenstufe 8 bereits den Mikrocontroller Arduino Uno kennengelernt und gelernt, wie man ihn programmiert. Nun soll en anspruchsvolleres Projekt damit umgesetzt werden: die Schüler/innen bauen und programmieren einen kleinen Fahr-Roboter, der sich mit Hilfe verschiedener Sensoren in der Umgebung orientiert und dadurch in der Lage ist, automatisiert bestimmte Aufgaben zu erledigen (z. B. auf einer Tischplatte zu fahren, ohne herunter zu fallen oder einer schwarzen Linie auf einer weißen Fläche zu folgen.
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„Gummibärchen-Projekt“
Analytik und anschließend Herstellung von Gummibärchen nach einem chemisch-technischen Verfahren; dabei evtl. auch Einsatz eines mikrocontroller-gesteuerten Spektrometers.
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„Regenerative Energien“
Bau eines Windrades; mit der elektrischen Energie des Windrads soll die Elektrolyse von Wasser durchgeführt werden; mit dem gewonnenen Wasserstoff sollen Brennstoffzellen betrieben werden.
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