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KONSTRUKTIVISTISCHE FACHDIDAKTIK DER ELEKTROTECHNIK
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Der Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
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zum Erwerb der Lehrbefugnis für das Fachgebiet
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„Fachdidaktik der Elektrotechnik und Informatik“
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vorgelegte
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Habilitationsschrift
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Dr.-Ing. M. Sc. Thomas N. Jambor geboren am 17. September 1973 in Godullahütte
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Mai 2021
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Z U S A M M E N FA S S U N G
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Die gesellschaftlichen Entwicklungen werden stark durch die technischen Entwicklungen, welche oft die Entwicklung von elektrotechnischen Systemen begleitet bzw. durch sie ausgelöst werden, beeinflusst, wobei die Abhängigkeit der Menschen von einer stets funktionierenden Technik steigt. Dabei werden alle Bereiche des Lebens geprägt, da die elektrotechnischen Systeme beispielsweise für Unterhaltung sorgen, das Arbeiten und Lernen aus dem Home-Office ermöglichen, unsere Fahrzeuge und Haushalte immer „intelligenter“ machen und in der Medizin Leben retten. Auch wenn die Programmierung solcher Systeme und damit die Software immer stärker in den Vordergrund treten, dürfen die elektrotechnischen Systeme und damit die Hardware nicht vernachlässigt werden. Hierbei müssen sowohl der steigenden Forderung nach Leistungsfähigkeit entsprochen als auch die Erhaltung bzw. Verbesserung der Zuverlässigkeit berücksichtigt werden. Das Ergebnis dieser Entwicklung stellen immer komplexere Systeme dar, welche entworfen, in Betrieb genommen und gewartet werden müssen.
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Die Konsequenz der steigenden Anzahl und Komplexität der elektrotechnischen Systeme ist ein Wachstum des Bedarfs an gut ausgebildeten Facharbeiterinnen, Facharbeitern, Ingenieurinnen und Ingenieuren, sodass in diesem Bereich ausgezeichnete Karrierechancen gesehen werden können. Demgegenüber steht der abstrakte Charakter der Elektrotechnik und insbesondere ihrer Grundlagen, sodass sich viele junge Menschen entweder gegen eine akademische bzw. berufliche Ausbildung in diesem Bereich entscheiden oder ihr Ausbildungsvorhaben vorzeitig beenden. Es gilt somit, die zukünftigen und aktuellen Lernenden (Schülerinnen, Schüler und Studierende) zu motivieren und sie innerhalb ihrer Lernaktivitäten zu fördern.
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Diese Förderung benötigt eine entsprechende Fachdidaktik, welche die einzelnen, fachspezifischen Anforderungen berücksichtigt. Eine aktuelle Fachdidaktik für die elektrotechnischen Grundlagen existiert nicht, sodass im Rahmen dieser Habilitationsschrift eine solche Fachdidaktik formuliert wird. Die konstruktivistische Fachdidaktik der Elektrotechnik (kFdE) verfolgt den konstruktivistischen Ansatz und übergibt die Verantwortung sowie Selbststeuerung der eigenen Lernprozesse an die Lernenden. Als Zielgruppe der kFdE werden insbesondere (zukünftige) Lehrkräfte an berufsbildenden Schulen und Dozierende an Hochschulen angesehen, welche die Lernenden motivieren, den Fehlvorstellungen der Lernenden entgegenwirken, die Bedeutung des Fachwissens stärken und dem Aufbau von trägem Wissen entgegensteuern wollen. Innerhalb der Habilitationsschrift wer-
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elektrotechnische Systeme als Triebkraft
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steigender Bedarf an Fachkräften
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konstruktivistische Fachdidaktik der Elektrotechnik
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iii
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temporärer Charakter
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der kFdE
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den zunächst Grundlagen vorgestellt, welche einzelne Begründungszusammenhänge der kFdE erfordern. Anschließend wird die kFdE definiert, wobei ein Prozessmodell für die Planung, Durchführung und Evaluation von Lern-Lehr-Arrangements entwickelt wird. Überdies werden einzelne Kernkompetenzen und Kerninhalte auf der Grundlage der Analyse einzelner curricularer Vorgaben etc. festgelegt, welche aus Sicht der kFdE für die elektrotechnischen Grundlagen zentral sind. Ein zentrales Element der kFdE ist die Beschreibung der Handlungsorientierung, welche anhand von Merkmalen und Bestimmungsgrößen dargestellt wird. Die Bestimmungsgrößen werden bei der Betrachtung des schriftlichen Unterrichtsentwurfs aufgegriffen, sodass sie eine Reflexion der Planung ermöglichen. Der schriftliche Unterrichtsentwurf wird als ein Unterstützungsinstrument angesehen und auch im Hinblick auf die Verwendbarkeit innerhalb der Hochschulen diskutiert. Schließlich werden für die Lern-Lehr-Arrangements jeweils ein Unterstützungs- und Reflexionsband definiert, welche den konstruktivistischen Ansatz verdeutlichen und die Lernenden innerhalb der Lern-Lehr-Arrangements begleiten.
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Die vorliegende kFdE soll als ein temporäres Konstrukt angesehen werden, welches einerseits als Grundlage für weitere fachdidaktische Forschungsaktivitäten und den fachdidaktischen Diskurs dienen soll. Andererseits soll die kFdE die (zukünftigen) Lehrenden unterstützen und ihnen weitere mögliche Handlungsspielräume für die Gestaltung von Lern-Lehr-Arrangements aufzeigen. Aus diesem Grund soll die kFdE eine wichtige Rolle bei der Ausbildung von zukünftigen Lehrkräften einnehmen. Dadurch soll die kFdE zum einen Impulse liefern und zum anderen durch die Diskurse mit den Lernenden Impulse für die Weiterentwicklung erhalten.
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Schlagworte: Prozessmodell; Kernkompetenzen; Kerninhalte; elektrotechnische Grundlagen
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iv
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ABSTRACT
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The social developments are strongly influenced or rather caused by the technical developments which often accompany the development of electrical systems. At the same time the dependence of humans on a constantly working technology is increasing. Thereby all areas of life are influenced as the electrical systems, for example, provide entertainment, enable working and learning in home office, make our vehicles and homes more „intelligent“ and save lives in medicine. Even though the programming of such systems and therewith the software is playing a more and more important role the electrical systems as well as the hardware should not be neglected. In this connection it is important to comply with an increasing demand for performance as well as taking into consideration the maintenance respectively the improvement of reliability. Increasingly complex systems which need to be designed, put into operation and maintained represent the result of this development.
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The consequence of the increasing number and complexity of electrical systems is an increase of demand of well-educated skilled workers and engineers so that excellent career opportunities arise in this area. In contrast there is the abstract character of electrical engineering, especially its fundamentals, so that a lot of young people decide against an academic respectively a professional education in this area or terminate their training project prematurely. Therefore, it is important to motivate the future and current learners (pupils and students) and to encourage them within their learning activities.
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This encouragement needs corresponding didactics which consider the single subject-specific requirements. Current didactics of fundamentals of electrical engineering do not exist so that such didactics is phrased in the framework of this habilitation treatise. The Constructivist Didactics of Electrical Engineering (cDoEE) pursues the constructivist approach and transfers the responsibility as well as the self-control of the own learning processes to the learners. Especially (future) teachers at vocational schools and lecturers at universities who motivate the learners, counteract the misconceptions of the learners, empower the meaning of expertise as well as intend to counteract the development of dull knowledge are considered as target group of the cDoEE. At first fundamentals are presented within this habilitation treatise which require single contexts of justification of the cDoEE. Afterwards the cDoEE is defined whereby a process model for the planning, implementation and evaluation of Learn-Teach-Arrangements is developed. Furthermore, single core competences and core contents are determined on the basis of the analysis of single cur-
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Electrical systems as a driver
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Increasing demand for skilled workers
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Constructivist Didactics of Electrical Engineering
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v
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Temporary character of cDoEE
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ricular requirements etc. which are, from the point of view of cDoEE, of central importance for the fundamentals of electrical engineering. A central element of the cDoEE is the description of action orientation which is presented by means of characteristics and parameters. The parameters are taken up during consideration of the written teaching concept so that a reflection of the planning is made possible. The written teaching concept is considered as a support instrument and also discussed with regard to the usability within the universities. Finally, a support layer and a reflection layer each for the Learn-Teach-Arrangements are defined which illustrate the constructivist approach and support the learners within the Learn-Teach-Arrangements.
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The present cDoEE shall be considered as a temporary construct which, on the one hand, shall serve as a basis for further didactical research activities as well as the didactical discourse. On the other hand, the cDoEE shall support the (future) teachers showing them further possible scopes for action for the design of Learn-Teach-Arrangements. For this reason, the cDoEE shall have an important role in the education of future teachers. As a consequence, the cDoEE shall, for one thing, provide impulses and, on the other hand, receives impulses for further development by the discourse with the learners.
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Keywords: process model; core competences; core contents; electrical fundamentals
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vi
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I N H A LT S V E R Z E I C H N I S
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I einführung
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1
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1 einleitung
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3
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1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Zielsetzung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3 Aufbau der Habilitationsschrift . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Kernaussagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
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2 einordnung
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2.1 Erziehungswissenschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2 Allgemeine Didaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3 Spezielle Didaktiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
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2.3.1 Fachdidaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3.2 Fachdidaktik des beruflichen Lernens . . . . . 23 2.3.3 Berufsfelddidaktik . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.4 Technikdidaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.4 Aufgaben der Fachdidaktik . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5 Positionierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
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3 elektrotechnische vorbetrachtung
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3.1 Geschichtliche Annäherung . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.2 Embedded Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3 Gliederung der Elektrotechnik . . . . . . . . . . . . . . 50
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II grundlagen
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4 begriffliche grundstruktur
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4.1 Sozialisation und Erziehung . . . . . . . . . . . . . . . 58
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4.2 Bildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
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4.3 Beruf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
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4.4 Berufliche Sozialisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
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4.5 Vorbetrachtung zur beruflichen Bildung . . . . . . . . 71
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4.6 Information und Wissen . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
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4.6.1 Wissenskonzept nach De Jong und Ferguson-
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Hessler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
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4.6.2 Wissenskonzept nach Renkl . . . . . . . . . . 77
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4.6.3 Metakognitives Wissen . . . . . . . . . . . . . 80
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4.6.4 Träges Wissen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
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4.7 Lernen und Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
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4.7.1 Lernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
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4.7.2 Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
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4.7.3 Unterricht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
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5 lernpsychologische grundlagen
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5.1 Konstruktivismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
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5.1.1 Systemtheoretische Grundstruktur . . . . . . . 112
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vii
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viii inhaltsverzeichnis
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5.1.2 Neurobiologische Einflüsse . . . . . . . . . . . 117 5.1.3 Entwicklungspsychologische Erweiterung . . 120 5.1.4 Erkenntnistheoretische Konkretisierung . . . . 121 5.1.5 Weitere Impulse . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.1.6 Begrifflicher Bezugsrahmen - Zusammenfas-
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sung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.1.7 Ausgewählte konstruktivistische Richtungen . 127 5.1.8 Kritische Betrachtung . . . . . . . . . . . . . . 131 5.2 Weitere erkenntnistheoretische Ansätze . . . . . . . . 132 5.2.1 Realismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 5.2.2 Behaviorismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 5.2.3 Kognitivismus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 5.2.4 Konnektivismus . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 5.2.5 Vergleich der Erkenntnis- und Lerntheorien . 144 5.3 Kommunikationsmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.3.1 Axiome der Palo-Alto-Schule . . . . . . . . . . 147 5.3.2 Transaktionsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.3.3 Konstruktivistische Ergänzung . . . . . . . . . 156 5.4 Konstruktivistisches Lernen und Lehren . . . . . . . . 157 5.5 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 5.5.1 Ausrichtung des Verhaltens . . . . . . . . . . . 164 5.5.2 Ausdauer der Zielverfolgung . . . . . . . . . . 177 5.5.3 Intensität der Zielverfolgung . . . . . . . . . . 178 5.6 Prinzipien des didaktischen Handelns . . . . . . . . . 179 5.6.1 Motivierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 5.6.2 Kreativitätsförderung . . . . . . . . . . . . . . 181 5.6.3 Zielgruppenorientierung . . . . . . . . . . . . 181 5.6.4 Perspektivverschränkung . . . . . . . . . . . . 182 5.6.5 Differenzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 5.6.6 Emotionalität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 5.6.7 Veranschaulichung . . . . . . . . . . . . . . . . 189 5.6.8 Inhaltlichkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 5.6.9 Integration der allgemeinen und politischen
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Bildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 5.6.10 Deutungsmusteransatz . . . . . . . . . . . . . 194 5.6.11 Strukturierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 5.6.12 Übung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 5.6.13 Ergebnissicherung . . . . . . . . . . . . . . . . 198 5.6.14 Flexibilität und Variabilität . . . . . . . . . . . 198 5.6.15 Humor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 5.6.16 Lernzielorientierung . . . . . . . . . . . . . . . 200 5.6.17 Metakognition . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 5.6.18 Selbstgesteuertes Lernen . . . . . . . . . . . . 202 5.6.19 Sprache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
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6 didaktische modelle
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6.1 Bildungstheoretische Didaktik . . . . . . . . . . . . . . 214
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inhaltsverzeichnis ix
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6.2 Lerntheoretische Didaktik (Berliner Modell) . . . . . . 219 6.3 Kritisch-konstruktive Didaktik . . . . . . . . . . . . . . 226 6.4 Lehrtheoretische Didaktik (Hamburger Modell) . . . 232 6.5 Konstruktivistische Didaktiken . . . . . . . . . . . . . 236
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6.5.1 Konstruktivistische Didaktik nach Reich . . . 236 6.5.2 Weitere konstruktivistische Didaktiken . . . . 246 6.6 Weitere Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 6.6.1 Informationstheoretisch-kybernetische
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Didaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 6.6.2 Lernzielorientierte Didaktik . . . . . . . . . . . 250 6.6.3 Kommunikative Didaktik . . . . . . . . . . . . 252 6.6.4 Bildungsgangdidaktik . . . . . . . . . . . . . . 252 6.6.5 Neurodidaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
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7 berufliche bildung
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257
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7.1 Geschichtliche Entwicklung . . . . . . . . . . . . . . . 258
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7.2 Aktuelle Situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
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7.3 Entwicklung der Berufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
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7.4 Bildungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
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7.5 Weitere Bildungssysteme der beruflichen Bildung . . 276
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7.6 Berufsbildende Schule . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
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8 berufliche handlungskompetenz
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281
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9 handlungsorientierter unterricht
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291
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9.1 Handlungsregulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
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9.2 Handlungsziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
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9.3 Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
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9.4 Bestimmungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
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9.5 Weitere Begründungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . 310
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9.6 Befunde zum handlungsorientierten Unterricht . . . . 311
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III konstruktivistische fachdidaktik der elektro-
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technik
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319
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10 gesamtkonzept
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321
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10.1 Prozessmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
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10.2 Grundannahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
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10.3 Bildungstheoretische Prinzipien . . . . . . . . . . . . . 328
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11 rahmenbedingungen
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331
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11.1 Gesellschaftliche und technische Rahmenbedingungen 331
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11.2 Rechtliche und curriculare Vorgaben . . . . . . . . . . 335
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11.2.1 Rechtliche Vorgaben . . . . . . . . . . . . . . . 337
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11.2.2 Duale Berufsausbildung . . . . . . . . . . . . . 341
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11.2.3 Schulische Ausbildung . . . . . . . . . . . . . 348
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11.2.4 Fachbezogene Allgemeinbildung . . . . . . . . 352
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11.2.5 Heimliche curriculare Vorgaben . . . . . . . . 355
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11.2.6 Hochschulbildung . . . . . . . . . . . . . . . . 357
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11.3 Theorie vs. Praxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
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11.3.1 Vom Praxisbezug zum Berufsbezug . . . . . . 362
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x inhaltsverzeichnis
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11.3.2 Anwendungsbezug . . . . . . . . . . . . . . . . 363 11.4 (Hoch-)Schulische Rahmenbedingungen . . . . . . . . 366 11.5 Personelle Rahmenbedingungen . . . . . . . . . . . . 373
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11.5.1 Lernende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376 11.5.2 Lehrende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 11.6 Mathematische Voraussetzungen und Vorkenntnisse . 397
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12 kernkompetenzen und kerninhalte
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417
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12.1 Elektrotechnische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . 418
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12.2 Datenbasis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
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12.2.1 Allgemeinbildenden Schulen . . . . . . . . . . 420
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12.2.2 Berufsbildende Schulen . . . . . . . . . . . . . 425
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12.2.3 Hochschulen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
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12.3 Bildungsstandards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
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12.4 Kernkompetenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
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12.5 Kerninhalte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
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13 planung
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481
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13.1 Handlungsorientierung der kFdE . . . . . . . . . . . . 484
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13.1.1 Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 485
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13.1.2 Bestimmungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . 489
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13.1.3 Eignung für die Hochschulen . . . . . . . . . . 497
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13.1.4 Ergebnisse der Hattie-Studie . . . . . . . . . 502
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13.1.5 Guter Unterricht nach Meyer . . . . . . . . . . 511
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13.2 Planungsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
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13.2.1 Bildungsgangsplanung . . . . . . . . . . . . . 522
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13.2.2 Bildungsgangsabschnittsplanung . . . . . . . 526
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13.2.3 Lerneinheitsplanung . . . . . . . . . . . . . . . 530
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13.2.4 Detailplanung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
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13.2.5 Lernmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
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13.3 Lernziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535
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13.3.1 Leitziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 551
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13.3.2 Leitziele für das lebenslange Lernen . . . . . . 555
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13.3.3 Richtziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
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13.3.4 Grobziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563
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13.3.5 Feinziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565
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13.4 Problemlösen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
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13.5 Lernen an Kundenaufträgen . . . . . . . . . . . . . . . 582
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13.6 Projektbasiertes Lernen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
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13.7 Auswahl und Spezifikation der Inhalte . . . . . . . . . 590
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13.8 Organisationsform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604
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13.9 Artikulationsschema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609
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13.10 Sozialformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614
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13.11 Aktionsformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622
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13.12 Methodische Überlegungen . . . . . . . . . . . . . . . 625
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13.12.1 Makromethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . 627
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13.12.2 Mikromethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . 631
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13.13 Inhaltsanordnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635
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inhaltsverzeichnis xi
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13.14 Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637 13.14.1 Analoge Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . 655 13.14.2 Digitale Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 666
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13.15 Unterrichtsentwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 693 13.15.1 Lernausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . 696 13.15.2 Sachanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 700 13.15.3 Fachdidaktische Konzeption . . . . . . . . . . 701 13.15.4 Fachdidaktische Umsetzung . . . . . . . . . . 703 13.15.5 Reflexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708 13.15.6 Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . 711 13.15.7 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712 13.15.8 Anmerkungen zum Einsatz in der Hochschule 713
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14 durchführung
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717
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14.1 Unterstützungsband . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 718
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14.2 Reflexionsband . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722
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14.3 Unterrichtsstörungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 728
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14.4 Aufbau des Lernraums . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734
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14.5 Lesen und Schreiben von Fachtexten . . . . . . . . . . 738
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14.6 Lernortkooperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 743
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15 evaluation
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749
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15.1 Unterrichtsbeobachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . 754
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15.2 Evaluationsinstrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757
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15.3 Leistungsbewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765
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IV zusammenführung des konzeptes und der ergeb-
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nisse
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779
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16 zusammenfassung des konzeptes
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781
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17 weiterführende forschungsfragen
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787
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V anhang
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793
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a vom lernfeld zur lernsituation
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795
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b operatoren zur formulierung von lernzielen 797
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b.1 Kognitiver Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 797 b.2 Affektiver Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798 b.3 Psychomotorischer Bereich . . . . . . . . . . . . . . . . 799
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c fachlandkarte
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801
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d multimediale lernumgebungen
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803
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e arcs-modell: strategien
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805
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f schriftliche (unterrichts-)entwürfe
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811
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g kompetenzraster für die berufssprache deutsch 813
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h beobachtungsbogen
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817
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i 10 gebote der fragebogenerstellung
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821
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literaturverzeichnis
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823
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ABBILDUNGSVERZEICHNIS
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Abbildung 1 Abbildung 2 Abbildung 3 Abbildung 4 Abbildung 5 Abbildung 6
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Abbildung 7
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Abbildung 8
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Abbildung 9
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Abbildung 10 Abbildung 11
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Abbildung 12 Abbildung 13 Abbildung 14 Abbildung 15 Abbildung 16
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Abbildung 17 Abbildung 18
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Abbildung 19 Abbildung 20
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Abbildung 21 Abbildung 22
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Abbildung 23 Abbildung 24
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Abbildung 25
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Abbildung 26 Abbildung 27
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Abbildung 28
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Aufbau der Habilitationsschrift . . . . . . . . . 6 Aufbau der Habilitationsschrift – Hauptteil . . 9 Prozessmodell der kFdE – Einführung . . . . . 10 Aufbau der Habilitationsschrift – Einordnung 15 Zielgruppen der Fachdidaktik . . . . . . . . . . 31 Didaktische Verortung der konstruktivistischen Fachdidaktik der Elektrotechnik (kFdE) . . . . . 32 Aufbau der Habilitationsschrift – Elektrotechnische Vorbetrachtung . . . . . . . . . . . . . . 35 Nachbau des Transistors von Barden, Brattain und Shockley (Quelle: [Sta18], o. S.) . . . 39 Erste integrierte Schaltung von Texas Instruments (Quelle: [TI18], o. S.) . . . . . . . . . . . . 40 C4004 von Intel (Quelle: [Ngu18], o. S.) . . . . 41 Komponenten eines Embedded Systems (in Anlehnung an [Sch05b], S. V) . . . . . . . . . . 42 FabLab St. Petersburg . . . . . . . . . . . . . . . 47 Arduino Uno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Raspberry Pi Modell 2B . . . . . . . . . . . . . 49 Gliederung der Elektrotechnik . . . . . . . . . 51 Aufbau der Habilitationsschrift – Begriffliche Grundstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Bildungsbegriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Modell beruflicher Sozialisation (in Anlehnung an [Lem09], S. 41) . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Kommunikationsmodell . . . . . . . . . . . . . 73 Wissenstreppe (in Anlehnung an [Gut15], S. 59) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Wissensarten in Anlehnung an Renkl . . . . . 79 ABC-Theorie in Anlehnung an Hoffmann (vgl. [Hof03], S. 54) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Klassifizierung von Fertigkeiten . . . . . . . . . 86 Motorisches Lernen (adaptiert nach [KK12], S. 116) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Didaktisches Dreieck (in Anlehung an [JM91], S. 55) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Lernkurven nach Aebli ([Aeb91], S. 330) . . . . 103 Aufbau der Habilitationsschrift – Lernpsychologische Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . 109 Einführendes Beispiel (in Anlehnung an [Brö97], S. 82) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
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xiii
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xiv Abbildungsverzeichnis
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Abbildung 29 Abbildung 30 Abbildung 31 Abbildung 32 Abbildung 33 Abbildung 34 Abbildung 35
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Abbildung 36 Abbildung 37 Abbildung 38
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Abbildung 39
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Abbildung 40
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Abbildung 41
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Abbildung 42 Abbildung 43
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Abbildung 44
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Abbildung 45
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Abbildung 46
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Abbildung 47 Abbildung 48 Abbildung 49
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Abbildung 50
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Abbildung 51
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Abbildung 52
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Abbildung 53
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Abbildung 54
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Abbildung 55
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Abbildung 56
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Wirklichkeit vs. Realität . . . . . . . . . . . . . 112 Systemdefinition . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 AGIL-Schema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Entscheidungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . 115 Unterschiedliche Beobachtungsarten . . . . . . 116 Organisation und Struktur eines Systems . . . 119 Eigenschaften eines selbstorganisierten Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Konstruktivistische Dreiteilung . . . . . . . . . 127 respondentes vs. operantes Konditionieren . . 135 Gedächtnismodell nach Atkinson und Shiffrin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Repräsentation vom deklarativen Wissen (in Anlehnung an [Mie07], S. 238) . . . . . . . . . . 139 Semiotisches Dreieck (in Anlehnung an [KLH90], S. 75) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Vergleich der Lerntheorien (in Anlehnung an [BP97], o. S.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Ich-Zustände (in Anlehnung an [SJ15b], S. 47) . 152 Komplementärtransaktionen (in Anlehnung an [SJ15b], S. 100f.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Überkreuztransaktionen (in Anlehnung an [SJ15b], S. 104f.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Verdeckte Transaktionen (in Anlehnung an [SJ15b], S. 108f.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Intra- und interpersonale Kommunikation (in Anlehnung an [Ten05], S. 111) . . . . . . . . . . 157 Erweitertes Kommunikationsmodell . . . . . . 157 Bedürfnispiramide nach Maslow . . . . . . . . 167 Grundlegende Dimensionen der Attributionstheorie (in Anlehnung an [BMSPL13], S. 35) . . 170 Klassifizierung der Machtorientierung (in Anlehnung an [HH05], S. 220) . . . . . . . . . . . . 173 Struktur der Prinzipien des didaktischen Handelns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Kreismodell affektiver Zustände (vgl. [ER11], S. 169) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 Erfahrungskegel (in Anlehung an [Hub98], S. 20) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Drei Sprachregister (in Anlehnung an [Özc12], S. 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 TAL-Aufteilung der Kommunikation (in Anlehnung an [Roe14], S. 164) . . . . . . . . . . . . 209 Aufbau der Habilitationsschrift – Didaktische Modelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
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Abbildungsverzeichnis xv
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Abbildung 57 Abbildung 58
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Abbildung 59 Abbildung 60
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Abbildung 61 Abbildung 62
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Abbildung 63
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Abbildung 64 Abbildung 65 Abbildung 66 Abbildung 67 Abbildung 68 Abbildung 69 Abbildung 70 Abbildung 71 Abbildung 72 Abbildung 73 Abbildung 74
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Abbildung 75 Abbildung 76 Abbildung 77
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Struktur des Berliner Modells (in Anlehnung an [Nic12], S. 46) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Unterrichtsplanung mithilfe der kritisch-konstruktiven Didaktik (in Anlehnung an [Kla80], S. 30) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Umrissplanungsstruktur des Hamburger Modells (in Anlehnung an [Sch80], S. 66) . . . . . 234 Unterscheidungsperspektiven, Ebenen, Rollen und Reflexionsfenster der konstruktivistischen Didaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 Ganzheitliche Planung (in Anlehnung an [Rei12], S. 247) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Rückkopplungskreise für die Stärkung bzw. Schwächung der Selbstorganisation und der Selbststeuerung – Teil I (in Anlehnung an [HR03], S. 159ff.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Rückkopplungskreise für die Stärkung bzw. Schwächung der Selbstorganisation und der Selbststeuerung – Teil II (in Anlehnung an [HR03], S. 159ff.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 Informationstheoretisch-kybernetische Didaktik (in Anlehnung an [Hub98], S. 28) . . . . . . 250 Aufbau der Habilitationsschrift – Berufliche Bildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 Vergleich der Struktur der Ausbildungsberufe (in Anlehnung an [BW03], S. 10) . . . . . . . . . 268 Zuordnung der NQRs zum EQR (in Anlehnung an [Bun13], S. 7) . . . . . . . . . . . . . . . 270 Deutsches Bildungssystem (formaler Teil in Anlehnung an [BS13], S. 18) . . . . . . . . . . . . . 273 Aufbau der Habilitationsschrift – Berufliche Handlungskompetenz . . . . . . . . . . . . . . 281 Aufbau der Habilitationsschrift – Handlungsorientierter Unterricht . . . . . . . . . . . . . . 291 Einflussfaktoren des motivierten Handelns (in Anlehnung an [HH10], S. 5) . . . . . . . . . . . 293 Prozessorientierte Perspektive der Handlungsregulation (in Anlehnung an [HH10], S. 8) . . . 294 Strukturelle Perspektive der Handlungsregulation (Beispiel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Interpretation der Handlungsziele als Führungsgrößen (in Anlehnung an [Kle10], S. 287) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Phasen der vollständigen Handlung . . . . . . 303 Aufbau der Habilitationsschrift – kFdE . . . . . 321 Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . 324
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xvi Abbildungsverzeichnis
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Abbildung 78 Gesellschaft und Technik im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
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Abbildung 79 Theorie-Praxis-Verzahnung im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
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Abbildung 80 (Hoch-)Schulische Rahmenbedingungen im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . 367
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Abbildung 81 Aktivierende und versuchsbasierte Lerneinheit im Vorlesungssaal . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
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Abbildung 82 Personelle Rahmenbedingungen im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
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Abbildung 83 Grundeinstellungen von Menschen (in Anlehnung an [SJ15b], S. 181 und S. 187) . . . . . . . 375
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Abbildung 84 Drama-Dreieck (in Anlehnung an [SJ15b], S. 340) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
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Abbildung 85 Stufenmodell der Inklusion (in Anlehnung an [Kub12], S. 95) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
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Abbildung 86 Phasenmodell der Professionalisierung nach Huberman (in Anlehnung an [Sch05a], o. S.) . 386
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Abbildung 87 Kernkompetenzen und Kerninhalte im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . 418
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Abbildung 88 Kompetenzgebierge des Ausbildungsschwerpunktes „Informationstechnik“ ([Bun08], S. 15) 447
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Abbildung 89 Kernkompetenzen der kFdE . . . . . . . . . . . 463 Abbildung 90 Kerninhalte der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . 478 Abbildung 91 Planung im Prozessmodell der kFdE . . . . . . 482 Abbildung 92 Ablaufstruktur eines soziotechnischen Hand-
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lungssystems (in Anlehnung an [Bad04], S. 17) 488 Abbildung 93 Merkmale und Bestimmungsgrößen der hand-
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lungsorientierten Lern-Lehr-Arrangements . . 496 Abbildung 94 Didaktisches Sechseck nach Meyer (in Anleh-
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nung an [Mey14], S. 25) . . . . . . . . . . . . . . 514 Abbildung 95 Planungsebenen der kFdE . . . . . . . . . . . . . 523 Abbildung 96 Planungsinstrument für die Bildungsgangspla-
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nung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525 Abbildung 97 Exemplarische Sequenzierung von Lernsitua-
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tionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 Abbildung 98 Übersichtsbeschreibung einer Lernsituation
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bzw. eines Themenkomplexes . . . . . . . . . . 529 Abbildung 99 Lernplanmatrix eines Lernfeldes (in Anlehnung
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an [DHPK+04], S. 205) . . . . . . . . . . . . . . 530 Abbildung 100 Ausführlichkeit der Planung in Abhängigkeit
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von der Erfahrung und der Lehrverpflichtung (schematische Darstellung in Anlehnung an [Str16], S. 45) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534 Abbildung 101 Zielformulierung im Prozessmodell der kFdE . 537
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Abbildungsverzeichnis xvii
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Abbildung 102 Taxonomie-Kontinuum nach Bloom et al. (in Anlehnung an [Boh98], S. 40) . . . . . . . . . . 544
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Abbildung 103 Beispiel einer Schaltung auf der Lochrasterplatine in zwei Ausführungsformen (Sicht auf Bauteil- und Lötseite) . . . . . . . . . . . . . . . . . 546
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Abbildung 104 Zuordnung der Kompetenzen (in Anlehnung an [MJ77], S. 78) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
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Abbildung 105 Auswahl und Spezifikation der Inhalte im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . . 591
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Abbildung 106 Auswahl der Inhalte und didaktische Reduktion (didaktische Reduktion in Anlehnung an [Leh12], S. 138) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596
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Abbildung 107 Organisationsformen als Rahmenbedingung und Planungsvariable im Prozessmodell der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
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Abbildung 108 12-teiliger Farbkreis (in Anlehnung an [BBS07], S. 34) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643
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Abbildung 109 Schaltbild eines Netzteils – Gestaltungsoptimierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646
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Abbildung 110 Kognitive Theorie multimedialen Lernens (in Anlehnung an [May05], S. 37) . . . . . . . . . . 652
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Abbildung 111 Elektronisches Bausteinsystem Brick’R’knowledge . . . . . . . . . . . . . . . . 666
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Abbildung 112 Virtuelles Kontinuum nach Milgram und Kishino (in Anlehnung an [MK94], S. 1323) . . . . 670
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||
Abbildung 113 Spannungsteiler und LED in LTspice . . . . . . 679 Abbildung 114 Spannungsteiler und LED in Micro-Cap 12 . . 679 Abbildung 115 Spannungsteiler und LED in Yenka . . . . . . . 680 Abbildung 116 Spannungsteiler und LED in Circuit Simulator
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von Falstad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 681 Abbildung 117 Spannungsteiler und LED in Tinkercad . . . . 682 Abbildung 118 Spannungsteiler und LED in Circuit Construc-
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tion Kit: DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684 Abbildung 119 Spannungsteiler in Schaltungssimulator aus
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dem Projekt „iVoltage“ . . . . . . . . . . . . . . 685 Abbildung 120 Durchführung im Prozessmodell der kFdE . . . 718 Abbildung 121 Eskalationsstufen der Unterrichtsstörung (in
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Anlehnung an [RSWW11], S. 65) . . . . . . . . 730 Abbildung 122 Bewertung der Verständlichkeit einer
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Nachricht ([Thu16], S. 172) . . . . . . . . . . . . 733 Abbildung 123 Frontalunterrichtorientierte Sitzordnungen . . 735 Abbildung 124 Gruppenarbeitsorientierte Sitzordnungen . . . 736 Abbildung 125 Diskursorientierte Sitzordnungen . . . . . . . . 737 Abbildung 126 Evaluation im Prozessmodell der kFdE . . . . . 750 Abbildung 127 Qualitätskreislauf der Evaluation (in
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Anlehnung an [Mit06], S. 51) . . . . . . . . . . . 751
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xviii Abbildungsverzeichnis
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Abbildung 128 Aufbau der Habilitationsschrift – Zusammenfassung des Konzeptes . . . . . . . . . . . . . . 781
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Abbildung 129 Aufbau der Habilitationsschrift – Weiterführende Forschungsfragen . . . . . . . . . . . . . . . 787
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Abbildung 130 Beispiel einer Sachanalyse und einer didaktisch begründeten Auswahl von Inhalten (in Rechtecken) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801
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TA B E L L E N V E R Z E I C H N I S
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Tabelle 1 Tabelle 2 Tabelle 3 Tabelle 4 Tabelle 5 Tabelle 6 Tabelle 7 Tabelle 8 Tabelle 9 Tabelle 10
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Tabelle 11
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Tabelle 12 Tabelle 13 Tabelle 14 Tabelle 15
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Tabelle 16 Tabelle 17 Tabelle 18
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Kernkompetenz/en (KK) und Kerninhalt/e (KI) der kFdE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Merkmale (M) und Bestimmungsgrößen (B) der Handlungsorientierung der kFdE . . . . . . . . 12 Qualitätsmerkmale des Wissens (eigene Zuordnung in Anlehnung an [JFH96] . . . . . . . . . 78 Steuermechanismen für Lernprozesse (in Anlehnung an [KK12], S. 24) . . . . . . . . . . . . . 83 Zusammenfassung konstruktivistischer Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Bedürfnisse nach Murray (in Anlehnung an [HH05], S. 56; [BMSPL13], S. 21) . . . . . . . . . 166 Ordnung der Lernziele nach Schulz et al. ([Sch72], S. 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Didaktisches Reflexionsfenster nach Reich (vgl. [Rei12], S. 13) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 Lernorte der dualen Berufsausbildung (in Anlehnung an [KLSS15], S. 10) . . . . . . . . . . . 342 Hauptfaktoren der Persönlichkeit und ihre Ausprägungen ([Pae16], S. 287, in geänderter Reihenfolge) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 Lehrtypen nach Winkelmann et al. (eigene Zusammenfassung und Erweiterung in Anlehnung an [WWH+18], S. 286f.) . . . . . . . . . . . . . . 393 Lehrprofile nach Stoffers (eigene Zusammenfassung auf der Grundlage von [Sto15], S. 125ff.) 394 Mathematische Inhalte der Leitideen (Auswahl) 401 Zuordnung der Leitideen zu mathematischen Gebieten (vgl. [Stä12], S. 18ff.) . . . . . . . . . . 402 Mindestanforderungen der Unternehmen an die Auszubildenden (Auswahl in Anlehnung an [KSG12], S. 28) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 Zusammenfassung von den deutschen Standards (Teil I) . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 Zusammenfassung von den deutschen Standards (Teil II) . . . . . . . . . . . . . . . . . 450 Zusammenfassung von den internationalen Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
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xix
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xx Tabellenverzeichnis
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Tabelle 19
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Tabelle 20 Tabelle 21 Tabelle 22
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Tabelle 23
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Tabelle 24 Tabelle 25 Tabelle 26 Tabelle 27
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Tabelle 28
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Tabelle 29
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Tabelle 30
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Tabelle 31
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Tabelle 32 Tabelle 33 Tabelle 34 Tabelle 35 Tabelle 36 Tabelle 37 Tabelle 38
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Bestimmungsgrößen von den handlungsorientierten Lern-Lehr-Arrangements in der Studieneingangsphase des Studiums der Elektrotechnik und Informationstechnik (SEP) . . . . . . . 500 Makrosequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533 Taxonomie-Tabelle (vgl. [Kra02], S. 216) . . . . 543 Gewichtung der einzelnen Kompetenzen im Tuning-Projekt (in Anlehnung an [GW15], S. 43ff.) (Teil I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559 Gewichtung der einzelnen Kompetenzen im Tuning-Projekt (in Anlehnung an [GW15], S. 43ff.) (Teil II) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560 Überblick über die wichtigsten Kernkompetenzen und Kerninhalte einer Lerneinheit . . . . . 564 Beispiele von Grobzielen für die exemplarische Lernsituation (Teil I) . . . . . . . . . . . . . . . 566 Beispiele von Grobzielen für die exemplarische Lernsituation (Teil II) . . . . . . . . . . . . . . . 567 Vergleich von Projekten im Sinne des Projektmanagements und Projekten in Lern-Lehr-Arrangements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588 Vergleich der Merkmale von Projektbasiertes Lernen (ProjBL) und handlungsorientierte LernLehr-Arrangement (hoLLA) . . . . . . . . . . . . 589 Wasserstrommodell – Überblick über mögliche Elemente (in Anlehnung an [Hai10], S. 65 und [KGH14], S. 127) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603 Zeitlicher Anteil der einzelnen Sozialformen am Gesamtunterricht in einzelnen Schulformen (in Anlehnung an [GLGH05], S. 350) . . . . . . 621 Zeitlicher Anteil der einzelnen Sozialformen am Gesamtunterricht in einzelnen Unterrichtsfächern (in Anlehnung an [GLGH05], S. 352) . 622 Systematisierung der Aktionsformen . . . . . . 624 Systematisierung exemplarischer Medien (Teil I) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640 Systematisierung exemplarischer Medien (Teil II) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640 Tabellarische Darstellung der Verlaufsplanung 706 Modell der reflexiven Praxis nach Bräuer (in Anlehnung an [Brä16], S. 28) . . . . . . . . . . . 723 Gegenüberstellung der Skalen (in Anlehnung an [Ari17], S. 82) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 759 Nutzen von Learning Analytics (gekürzt in Anlehnung an [IS16], S. 82) . . . . . . . . . . . . . 766
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Tabelle 39
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Tabelle 40 Tabelle 41 Tabelle 42 Tabelle 43 Tabelle 44 Tabelle 45 Tabelle 46
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Tabelle 47
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Tabelle 48
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Tabellenverzeichnis xxi
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Notenschlüssel der Berufsbildenden Schule Metalltechnik Elektrotechnik (bbs|me) ([Bac15], S. 20) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 770 Indikatoren für die mündliche Leistungsbenotung ([Bay17], S. 33) . . . . . . . . . . . . . . . . 771 Formen der Leistungsfeststellung (in Anlehnung an [Sch19], S. 149) . . . . . . . . . . . . . . 772 Kompetenzraster für die Berufssprache Deutsch – Teil I ([Rad11], S. 47) . . . . . . . . . 813 Kompetenzraster für die Berufssprache Deutsch – Teil II ([Rad11], S. 47) . . . . . . . . . 814 Kompetenzraster für die Berufssprache Deutsch – Teil III ([Rad11], S. 47) . . . . . . . . 814 Kompetenzraster für die Berufssprache Deutsch – Teil IV ([Rad11], S. 47) . . . . . . . . 815 Beobachtungsbogen für das Unterrichtsprinzip für die Berufssprache Deutsch – Teil I ([Sta16], S. 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 817 Beobachtungsbogen für das Unterrichtsprinzip für die Berufssprache Deutsch – Teil II ([Sta16], S. 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 818 Beobachtungsbogen für das Unterrichtsprinzip für die Berufssprache Deutsch – Teil III ([Sta16], S. 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 819
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ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS
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AAAS ABB BBiG bbs|me BbS-VO BB-GVO
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BEK BFI
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BFS BG BGJ BIBB BMBF BOS BVJ BYOD BYOT cDoEE CMS DaF DaZ DFG DQR EB-BbS
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American Association for the Advancement of Science Arbeitsstelle für Betriebliche Berufsausbildung Berufsbildungsgesetz Berufsbildenden Schule Metalltechnik Elektrotechnik Verordnung über berufsbildende Schulen Verordnung über die Gleichwertigkeit von Abschlüssen im Bereich der beruflichen Bildung Berufseinstiegsklasse Berufsfachschule mit der schulischen Ausbildung zur informationstechnischen Assistentin/zum informationstechnischen Assistenten Berufsfachschule Berufliches Gymnasium Berufsgrundbildungsjahr Bundesinstitut für Berufsbildung Bundesministerium für Bildung und Forschung Berufsoberschule Berufsvorbereitungsjahr Bring Your Own Device Bring Your Own Technology Constructivist Didactics of Electrical Engineering Content Management System Deutsch als Fremdsprache Deutsch als Zweitsprache Deutschen Forschungsgemeinschaft Deutscher Qualifikationsrahmen für lebenslanges Lernen Ergänzende Bestimmungen für das berufsbildende Schulwesen
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xxiii
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xxiv abkürzungsverzeichnis
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ECTS EGS
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EQR
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EU FOS FPGA GI GG GUI HRG hoLLA IDE ITEA KI KK kFdE KMK
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LCD LMS LP LV MINT
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MNT NBG NHG NQR NRW
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European Credit Transfer System duale Berufsausbildung zur Elektronikerin/zum Elektroniker für Geräte und Systeme Europäischer Qualifikationsrahmen für lebenslanges Lernen Europäische Union Fachoberschule Field Programmable Gate Array Gesellschaft für Informatik e.V. Grundgesetz Graphical User Interface Hochschulrahmengesetz handlungsorientierte Lern-Lehr-Arrangement Integrated Development Environment International Technology Education Association Kerninhalt/e Kernkompetenz/en konstruktivistische Fachdidaktik der Elektrotechnik Ständige Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland Liquid Crystal Display Learning-Management-System Leistungspunkte Lehrveranstaltung/en Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik Mathematik, Naturwissenschaften und Technik Niedersächsisches Beamtengesetz Niedersächsisches Hochschulgesetz nationaler Qualitätsrahmen für lebenslanges Lernen Nordrhein-Westfalen
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abkürzungsverzeichnis xxv
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NSchG NwT PBL ProjBL SEP
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SMD SWS THT UStd. VDI VerfND
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Niedersächsisches Schulgesetz Naturwissenschaft und Technik Problembasiertes Lernen Projektbasiertes Lernen Studieneingangsphase des Studiums der Elektrotechnik und Informationstechnik Surface-mounted device („Oberflächenmontage“) Semesterwochenstunden Through Hole Technology („Durchsteckmontage“) Unterrichtsstunde/n Verein Deutscher Ingenieure Niedersächsische Verfassung
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Teil I EINFÜHRUNG
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EINLEITUNG
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1
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Die Aussage „Bildung ist nicht das Befüllen von Fässern, sondern das Entzünden von Flammen“ ([Her10], S. 27) wird Heraklit zugesprochen und beschreibt seine Idee von Bildung, welche er vor über 2.500 Jahren formuliert hat. Einen ähnlichen Standpunkt vertrat Einstein mit der Aussage „Ich unterrichte meine Schüler nie; ich versuche nur, Bedingungen zu schaffen, unter denen sie lernen können“ ([Zeh15], S. 6), sodass der Ansatz, Lernende durch die Erschaffung von sinnvollen, lernförderlichen Rahmenbedingungen bei dem Lernen zu unterstützen, um sie einerseits zu motivieren und andererseits auf dem Weg zu begleiten, keinesfalls neu ist. Der im Fokus dieser Habilitationsschrift stehende erkenntnis- und lerntheoretische Ansatz des Konstruktivismus liefert hierfür einen Rahmen, welcher die Erklärung einzelner Aspekte ermöglicht. Dieser Rahmen darf jedoch nicht als die einzige Möglichkeit angesehen werden, um LernLehr-Prozesse zu modellieren und damit zu „erklären“. Es handelt sich vielmehr um die wissenschaftliche Position des Autors der konstruktivistischen Fachdidaktik der Elektrotechnik (kFdE), welche sich in den einzelnen Aspekten der kFdE widerspiegelt. Sie ist als Leitgedanke für die einzelnen Begründungen und Empfehlungen zu sehen, welche durch andere wissenschaftliche Positionen ergänzt und erweitert wird.
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1.1 motivation
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Der ursprüngliche Ausgangspunkt der kFdE kann in der Begeisterung des Autors der kFdE für das spannende und vielseitige Feld der Elektrotechnik gesehen werden. Diese Begeisterung geht auf den Werkunterricht in der Schulzeit zurück, in welchem neben Kochen und Häkeln auch elektrotechnische Grundlagen durch das „Basteln“ vermittelt wurden. Der damaligen Lehrerin ist es gelungen, durch die Erschaffung von motivierenden Rahmenbedingungen die Begeisterung für so unterschiedliche Inhalte zu vermitteln und insbesondere die Flamme für die Elektrotechnik bei dem Autor zu entzünden. Damit prägte die Lehrerin den beruflichen Werdegang des Autors maßgeblich und legte die Basis für die wertvollen Erfahrungen in der Elektrotechnik als Hobbybastler, Radio- und Fernsehtechniker, Ingenieur, Lehrer und Dozent. Den fachlichen Anfang stellte eine einfache Blinkschaltung dar, welche nicht vollständig durchdrungen, jedoch mit Begeisterung nachgebaut wurde.
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persönliche Motivation
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3
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4 einleitung
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Maker-Bewegung
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Zugangsschwierigkeiten
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Ausgangspunkt der
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kFdE
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Eine ähnliche Begeisterung kann bei den Personen beobachtet werden, welche im Rahmen der Maker-Bewegung (vgl. Kapitel 3.2) aktiv sind. Viele von ihnen nutzen diese Aktivitäten als Einstieg in das Feld der Elektrotechnik, als Ergänzung zu ihren beruflichen (oft mit der Elektrotechnik verbundenen) Tätigkeiten oder im Ruhestand als eine Fortsetzung ihrer beruflichen Aktivitäten, um zum Teil die Begeisterung an jüngere Generationen zu vermitteln. Die Gemeinsamkeit der Lehrerin des Autors der kFdE mit den Personen innerhalb der Maker-Bewegung ist das vordergründige Handeln, welches mit notwendigem theoretischen Wissen angereichert wird. Die Komplexität der theoretischen Konstrukte wird dabei stets dem aktuellen Bedarf der Zielgruppe und damit den Lernzielen angepasst, sodass die erwähnte „nicht vollständige Durchdringung der Blinkschaltung“ kein Nachteil per se sein muss.
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Der Begeisterung für die Elektrotechnik steht die Notwendigkeit entgegen, sich mit Inhalten und physikalischen Phänomenen zu befassen, welche für die Menschen mit ihren Sinnen in den meisten Fällen unzugänglich sind. Diese notwendige Abstraktion manifestiert sich in der Tatsache, dass die meisten Inhalte mathematisch beschrieben werden, sodass hier für einzelne Menschen (aktuelle bzw. potentielle Lernende) eine über die technischen Aspekte hinausgehende Barriere aufgebaut wird. Diese Barriere gilt es, zu durchbrechen bzw. aufzuweichen, wobei hier der handelnde Zugang als sinnvoll erachtet wird. Dies gilt insbesondere für die elektrotechnischen Grundlagen, welche oft vermeintlich schwer anhand von Handlungen und damit anwendungsbezogenen Problemstellungen vermittelt werden können. Hierbei muss gleichzeitig beachtet werden, dass eine zielgruppengerechte Vertiefung einzelner Inhalte und der damit verbundene Aufbau von notwendigen Kompetenzen nicht vernachlässigt werden. Zudem müssen die Inhalte sowie die Kompetenzen definiert werden, welche im Bereich der elektrotechnischen Grundlagen von Bedeutung sind.
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Sowohl die Definition der einzelnen Inhalte und Kompetenzen als auch die Gestaltung von Lern-Lehr-Prozessen im Bereich der elektrotechnischen Grundlagen müssen durch eine Fachdidaktik definiert werden, welche sowohl die fachwissenschaftlichen als auch die didaktischen Aspekte berücksichtigt und als eine Vermittlungsinstanz agiert. Aktuell existiert keine zeitgemäße Fachdidaktik der Elektrotechnik im Sinne eines Modells für die Gestaltung von Lern-Lehr-Prozessen, welche dieser Problemstellung begegnet. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Habilitationsschrift eine kFdE formuliert, um einerseits eine Diskussionsgrundlage für den fachdidaktischen Austausch zwischen (zukünftigen) Lehrenden zu schaffen und andererseits (zukünftige) Lehrende bei der Planung, Durchführung und Evaluation von Lern-Lehr-Arrangements zu unterstützen.
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1.2 zielsetzung 5
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1.2 zielsetzung
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Bei der Formulierung der kFdE ist der Gedanke leitend, dass es sich hier um ein temporäres Modell handelt, welches aus seiner im vorausgegangenen Kapitel erwähnten Funktion als Diskussionsgrundlage entwickelt werden soll. Damit soll die kFdE einerseits einen Beitrag zum Diskurs leisten und gleichzeitig durch den Diskurs verändert werden. Dieser Diskurs bezieht sich nicht nur auf den Bereich der elektrotechnischen Grundlagen, da die kFdE durch andere (Fach-)Didaktiken geprägt und sie ebenfalls zukünftig beeinflussen wird. Dabei darf die Prägung des Autors der kFdE durch seine gesamte zunächst auf die Elektrotechnik und anschließend auf die Fachdidaktik fokussierte Ausbildung nicht vernachlässigt werden, da sicherlich die Gratwanderung zwischen den ingenieurwissenschaftlichen und geisteswissenschaftlichen Aspekten der kFdE sichtbar wird.
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Die Orientierung der kFdE ist besonders auf die Planung von LernLehr-Arrangements gerichtet, sodass insbesondere Lehrkräfte in der Ausbildung, aktive Lehrkräfte und an fachdidaktischen Fragestellungen interessierte Personen als Zielgruppe angesprochen werden. Auch wenn nicht alle erforderlichen Grundlagen mit einer gebührenden Tiefe betrachtet werden, so kann die Darstellung der Grundlagen als eine Ausgangsbasis für eine entsprechende Vertiefung angesehen werden. Das Modell selbst basiert auf bestimmten Annahmen und dient der Reduktion der Komplexität von Planungsprozessen. Die Leserinnen und Leser müssen sich diese Reduktion stets vor Augen führen und erhalten zudem genug Interpretationsspielraum für die Anknüpfung an die eigenen Erfahrungen und Vorstellungen im Sinne der Konstruktion der eigenen (fachdidaktischen) Strukturen.
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Damit ist das übergeordnete Ziel der kFdE, welches genauer in Kapitel 10 definiert wird, die Erschaffung eines Instrumentes für die Auswahl von Inhalten und Kompetenzen für die Lern-Lehr-Arrangements sowie für die Planung dieser Arrangements. Bei der Planung soll die aktive Rolle der Lernenden durch den konstruktivistischen Ansatz explizit vorgesehen werden. Dabei spielen die Übertragung bzw. Festigung der Verantwortung an die bzw. der Lernenden für die eigenen Lernprozesse und die Kompetenzorientierung der LernLehr-Arrangements eine entscheidende Rolle, sodass auch hier nicht das Befüllen von Fässern, sondern die Motivierung zur Konstruktion eines eigenen „Fässersystems“ im Fokus steht.
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Leitgedanke Orientierung übergeordnetes Ziel
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1.3 aufbau der habilitationsschrift
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Die gesamte Darstellung innerhalb der kFdE gliedert sich in vier Teile, welche anhand von Füllstrukturen in Abbildung 1 dargestellt werden. Der erste und letzte Teil geben einen Rahmen für die weiteren Darstellungen, sodass im ersten Teil neben der Einleitung eine Verortung
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Makrostruktur
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6 einleitung
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der kFdE und im vierten Teil eine Zusammenführung der Konzepte und weiterer Ideen erfolgen. Teil II liefert die Grundlagen für die kFdE, welche in Teil III ausformuliert wird. Im Folgenden werden die einzelnen Teile detaillierter vorgestellt.
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17. Weiterfu¨hrende Forschungsfragen 16. Zusammenfassung des Konzeptes
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12. Kernkompetenzen und
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-inhalte
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13. Planung 14. Durchf¨uhrung
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15. Evaluation
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11. Rahmenbedingungen
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10. Grundkonzept
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9. Handlungsorientierter Unterricht
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5. Lernpsychologische
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Grundlagen
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6. Didaktische Modelle
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8. Berufliche Handlungskompetenz
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7. Berufliche Bildung
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4. Begriffliche Grundstruktur
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I. Einführung
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I. Einfu¨hrung
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3. Elektrotechnische Vorbetrachtung 2. Einordnung 1. Einleitung
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II. Grundlagen
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III. kFdE
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IV. Zusammenfu¨hrung
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Abbildung 1: Aufbau der Habilitationsschrift
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Im ersten Teil wird nach der Einleitung in Kapitel 1 eine Annäherung an die Fachdidaktik über die Erziehungswissenschaften und die allgemeine Didaktik in Kapitel 2.1 und Kapitel 2.2 vorgenommen. Anschließend wird der Begriff der Fachdidaktik in Kapitel 2.3.1 erörtert und von anderen speziellen Didaktiken in Kapitel 2.3.2 bis Kapitel 2.3.4 abgegrenzt. Ausgehend von dieser Darstellung werden allgemein die Aufgaben einer Fachdidaktik in Kapitel 2.4 diskutiert und die kFdE innerhalb dieses Rahmens in Kapitel 2.5 verortet. Neben dieser Annäherung an die kFdE von der Seite der Geisteswissenschaften erfolgt in Kapitel 3 eine elektrotechnische Vorbetrachtung, welche die geschichtliche Entwicklung und die Gliederung der Elektrotechnik vorstellt. Überdies wird an dieser Stelle die bereits erwähnte MakerBewegung mit dem stark verknüpften Bereich der Embedded Systems skizziert, um so eine motivierende Basis für vielseitige Hand-
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1.3 aufbau der habilitationsschrift 7
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lungsprodukte innerhalb der elektrotechnischen Grundlagen aufzuzeigen.
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Im zweiten Teil werden die Grundlagen für die kFdE vorgestellt, welche einerseits den Ursprung der Überlegungen für die vorliegende Fachdidaktik darstellen und andererseits insbesondere Lehrkräften in der Ausbildung sowie den an fachdidaktischen Fragestellungen interessierten Personen eine Möglichkeit zu geben, einzelne Themengebiete nachzuschlagen und/oder zu vertiefen. Dabei bildet die begriffliche Grundstruktur in Kapitel 4 das Fundament der Grundlagen und definiert in einzelnen Unterkapiteln die Begriffe: (berufliche) Sozialisation, Erziehung, Bildung, Beruf, Information und Wissen sowie Lernen und Lehren. Die weiteren Kapitel in diesem Teil stellen drei tragende Säulen der Handlungsorientierung dar, welche in Kapitel 9 vorgestellt wird und für die kFdE grundlegend ist. Die erste Säule wird durch die lernpsychologischen Grundlagen aufgebaut, welche aus einer ausführlichen Darstellung des Konstruktivismus in Kapitel 5.1 und anderer erkenntnistheoretischer Ansätze in Kapitel 5.2, der Kommunikationsmodelle in Kapitel 5.3 sowie einer Darstellung der einzelnen Aspekte der menschlichen Motivation in Kapitel 5.5 besteht. Überdies werden in Kapitel 5.6 die Prinzipien des didaktischen Handelns vorgestellt, welche auf den in vorausgegangenen Kapiteln dargestellten Grundgedanken basieren. Die zweite Säule stellen die ausgewählten didaktischen Modelle in Kapitel 6 dar, welche teilweise durch die Darstellungen in der ersten Säule begründet sind. Dies gilt insbesondere für die konstruktivistischen Didaktiken in Kapitel 6.5. Die dritte Säule ist insbesondere für die berufsbezogene Zielgruppe der kFdE von Bedeutung, da hier die berufliche Bildung in Kapitel 7 vorgestellt und die berufliche Handlungskompetenz in Kapitel 8 eingeführt werden. Diese Säule ist jedoch auch dann grundlegend, wenn die Zielgruppe „Studierende in der Studieneingangsphase“ für die Planung von Lern-Lehr-Arrangements betrachtet wird. Dies liegt daran, dass hier die Vorstellung des gesamten Bildungssystems und die Definition des Begriffes „Kompetenz“ erfolgen sowie wichtige Überlegungen für den handlungsorientierten Unterricht vorgenommen werden. Kapitel 9 geht von den Überlegungen für die berufliche Bildung aus und schafft gleichzeitig eine Grundlage dafür, eine ähnliche Vorgehensweise in der akademischen Grundlagenausbildung zu praktizieren.
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Der dritte Teil fokussiert die kFdE und ist damit zentral für die gesamte Habilitationsschrift. In Kapitel 10 wird ein Prozessmodell entwickelt, welches die Gestaltung und Auswertung von Lern-Lehr-Arrangements beschreibt. Zudem werden hier die Grundannahmen der kFdE sowie die zugrunde liegenden bildungstheoretischen Prinzipien vorgestellt. Das Prozessmodell beschreibt auch den weiteren Aufbau dieses Teils, welcher die Analyse von Rahmenbedingungen (vgl. Kapitel 11), die Definition von Kernkompetenzen und Kerninhalten der
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II. Grundlagen III. kFdE
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8 einleitung
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IV. Zusammenführung
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Genderneutralität
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elektrotechnischen Grundlagen (vgl. Kapitel 12 sowie die Planung (vgl. Kapitel 13), Durchführung (vgl. Kapitel 14) und Evaluation (vgl. Kapitel 15) von Lern-Lehr-Arrangements beinhaltet. Im Hinblick auf die Gestaltung der Lern-Lehr-Arrangements liegt der Schwerpunkt auf der Planung dieser Arrangements, sodass an dieser Stelle lediglich das entsprechende Kapitel näher vorgestellt wird. In diesem Rahmen werden zunächst Merkmale und Bestimmungsgrößen der Handlungsorientierung gemäß der kFdE in Kapitel 13.1 aufgezeigt. Anschließend werden einzelne Planungsebenen und die dazugehörigen Lernziele in Kapitel 13.2 und Kapitel 13.3 thematisiert. In Kapitel 13.4 bis Kapitel 13.6 werden das problembasierte Lernen, Lernen am Kundenauftrag und projektbasiertes Lernen als mögliche Implementierungen und Ergänzungen zu der Handlungsorientierung vorgestellt. Die Auswahl und Spezifikation der Inhalte werden als ein Bindeglied zwischen den übergeordneten Planungsentscheidungen und der detaillierten Planung der Gestaltungselemente der Lern-Lehr-Arrangements in Kapitel 13.7 betrachtet. Die einzelnen Gestaltungselemente1 von Lern-Lehr-Arrangements (vgl. Kapitel 13.8 bis Kapitel 13.14) selbst sowie der schriftliche Unterrichtsentwurf (vgl. Kapitel 13.15) als ein zentrales Planungs- und Kommunikationsinstrument werden anschließend diskutiert.
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Schließlich wird im vierten Teil zunächst das gesamte Konzept der kFdE in Kapitel 16 zusammengefasst. Die anschließenden weiterführenden Forschungsfragen, welche in Kapitel 17 vorgestellt werden, stellen einen Ausblick auf die weiteren Forschungsaktivitäten im Zusammenhang mit der kFdE dar. Damit werden hier sowohl bereits abgeschlossene als auch aktuelle und zukünftige Aspekte betrachtet, welche aus Umfangsgründen nicht näher innerhalb dieser Habilitationsschrift betrachtet werden können.
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Aus Gründen der Genderneutralität wird in der gesamten kFdE sowohl die weibliche als auch männliche bzw. genderneutrale Form der einzelnen Begriffe (z. B. Schülerinnen und Schüler, Lehrkräfte, Adressatinnen und Adressaten) verwendet. Bei den aus der Fachliteratur übernommenen Begriffen wird die Originalform genutzt, welche aufgrund der früheren Konvention männlich (z. B. Partner, Partnerarbeit, Lehrertyp, Retter-Rolle) ist. Des Weiteren werden Begriffe in männlicher Form verwendet, welche Institutionen (z. B. Akteur, Partner) als „Personengruppen“ einschließen oder welche bei einer gendergerechten Anpassung insbesondere bei Aufzählungen zu enormer Unleserlichkeit führen. Dem Autor der kFdE ist bewusst, dass die nicht vollständig umgesetzte Genderneutralität lediglich ein Kompromiss zwischen einer gebührenden Berücksichtigung dieser und der Aufrechterhaltung der Lesbarkeit ist. Gleichzeitig soll betont werden, dass damit keine Minderung der Bedeutung dieses Aspektes (vgl. Kapitel 11.5.1) impliziert werden soll.
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1 Organisationsform, Sozialform, Methoden etc.
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1.4 kernaussagen 9
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1.4 kernaussagen
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Bereits bei der Darstellung des Aufbaus (vgl. Kapitel 1.3) wird der dritte Teil der Habilitationsschrift als der Hauptteil (vgl. Abbildung 2) angeführt, in welchem die gesamte kFdE definiert wird. Im Folgenden werden einzelne Kernaussagen der kFdE vorgestellt und mit entsprechenden Verweisen zum Hauptteil versehen.
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Hauptteil der kFdE
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17. Weiterfu¨hrende Forschungsfragen 16. Zusammenfassung des Konzeptes
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12. Kernkompetenzen und
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-inhalte
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13. Planung 14. Durchf¨uhrung
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15. Evaluation
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11. Rahmenbedingungen
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10. Grundkonzept
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9. Handlungsorientierter Unterricht
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5. Lernpsychologische
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Grundlagen
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6. Didaktische Modelle
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8. Berufliche Handlungskompetenz
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7. Berufliche Bildung
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4. Begriffliche Grundstruktur
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I. Einfu¨hrung
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3. Elektrotechnische Vorbetrachtung 2. Einordnung 1. Einleitung
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II. Grundlagen
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III. kFdE
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IV. Zusammenfu¨hrung
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Abbildung 2: Aufbau der Habilitationsschrift – Hauptteil
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Ausgehend von den Aufgaben einer Fachdidaktik, welche in Kapitel 2.4 definiert werden, wird ein Prozessmodell (vgl. Abbildung 3 und Kapitel 10) entwickelt, welches die Gestaltung der Lern-Lehr-Arrangements innerhalb der Zielgruppe (berufsbildende Schule, Studieneingangsphase der Hochschulausbildung) unterstützen soll. Hierbei beschreiben die Rahmenbedingungen auf unterschiedlichen Ebenen (Gesellschaft, Technik, Schule/Hochschule, Lernende und Lehrende) den Handlungs- und Gestaltungsspielraum der Lernenden und Lehrenden. Sie sind dabei einerseits als einschränkende Aspekte des Gestaltungs- und Aktivprozesses zu sehen und sollen andererseits als wichtige Impulsgeberinnen und Impulsgeber für die aktuel-
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Prozessmodell
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10 einleitung
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len Entwicklungen innerhalb der jeweiligen Ebenen betrachtet werden (vgl. Kapitel 11).
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Gesellschaft Schule/Hochschule
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Lernende
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Ziel-
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Analyse der
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formulierung Rahmenbed.
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Planung
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Durchfu¨hrung
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Evaluation
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PS
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Auswahl und Spezifikation der
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Inhalte
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Auswahl und Spezifikation der
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Kompetenzen
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Gestaltungsprozess
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I
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A
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Unterstu¨tzungs-
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P
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K
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band
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E
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D
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Reflexionsband Aktivprozess
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Lehrende
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Technik
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Abbildung 3: Prozessmodell der kFdE – Einführung
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KK und KI
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Handlungsorientierung der
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kFdE
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Eine weitere wichtige Rahmenbedingung stellt die Elektrotechnik als fachwissenschaftliche Basis der kFdE dar. Sie beeinflusst maßgeblich die Aktivitäten der Lernenden, da sie einerseits die erforderlichen Kompetenzen und andererseits die erforderlichen Inhalte vorgibt, welche durch die kFdE ausgewählt und für die Anforderungen der Lernenden strukturiert werden. Dies erfolgt in Form von KK und KI, welche auf der Grundlage einer Analyse von schulischen curricularen Vorgaben und hochschulischen Modulbeschreibungen erstellt werden. Das Ergebnis, welches als eine Diskussionsgrundlage für die Entwicklung eines Bildungsstandards für die elektrotechnischen Grundlagen angesehen werden kann, kann Tabelle 1 entnommen werden, wobei die Details in Kapitel 12 vorgestellt werden.
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Ausgehend von den Rahmenbedingungen, welche auch die KK und KI beinhalten, wird die Planung als der zentrale Prozess innerhalb der Gestaltung der Lern-Lehr-Arrangements entwickelt (vgl. Kapitel 13). Hierbei stellt die Definition einer Handlungsorientierung, welche innerhalb der Zielgruppe als ein Leitkonzept verwendet wird, ein wichtigen Aspekt dar. Dies erfolgt zunächst anhand von sechs Merkmalen, welche anschließend in Form von zehn Bestimmungsgrößen (vgl. Tabelle 2) für die Gestaltung von handlungsorientierten Lern-Lehr-Arrangements operationalisiert werden. Eine solche Definition stellt die notwendige Grundlage dar, um die Lehrenden mit dem konstrukti-
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1.4 kernaussagen 11
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Tabelle 1: KK und KI der kFdE KK/KI Bezeichnung
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KK.1 Fachspezifisch kommunizieren
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KK.2 KK.3
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Elektrotechnische Darstellungsformen fachgerecht verwenden
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Mit symbolischen, formalen und technischen Elementen der Elektrotechnik umgehen
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KK.4 Elektrotechnisch modellieren KK.5 Elektrotechnische Probleme systematisch lösen
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KK.6
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Fachübergreifende Kompetenzen in der Elektrotechnik anwenden
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KI.1 Grundlegende Begriffe der Elektrotechnik KI.2 Grundlegende Methoden der Elektrotechnik KI.3 (Elektrotechnische) Bauelemente
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KI.4 Elektrotechnische (Grund-)Schaltungen
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KI.5 Fachübergreifende Inhalte
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vistischen Ansatz unter der Berücksichtigung von Grundannahmen und bildungstheoretischen Prinzipien (vgl. Kapitel 10.2 und Kapitel 10.3) bei der Planung und Evaluation ihrer Lern-Lehr-Arrangements zu unterstützen. Zudem wird explizit die Eignung des handlungsorientierten Ansatzes für die Studieneingangsphase erörtert, da dieser Ansatz insbesondere für die Zielgruppe innerhalb der berufsbildenden Schulen geeignet zu sein scheint.
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Eine weitere Unterstützung der Lehrenden wird mit der Darstellung der Gestaltung des schriftlichen Unterrichtsentwurfs sowie der Diskussion der Eignung für die Hochschullehre geliefert. Hierbei werden die einzelnen, in Kapitel 13 vorgestellten Gestaltungselemente zusammengefasst und den Lehrenden wird ein möglicher Begleitfaden für die Planung geliefert. Auch wenn selbstverständlich nicht jedes Lern-Lehr-Arrangement in dieser Ausführlichkeit geplant werden kann, so ermöglicht die schriftliche Unterrichtsplanung die Entwicklung und den Ausbau der eigenen Kompetenzen in diesem Bereich. Im Hinblick auf die Gestaltungselemente werden die elektrotechnischen Besonderheiten insbesondere im Bereich der Medien in Form von Simulation, Spielen und neuen Technologien berücksichtigt (vgl. Kapitel 13.14.2 und insbesondere Kapitel 13.14.2.2 sowie Kapitel 13.14.2.3). Bei der Diskussion der Simulation werden einzelne Werkzeuge vorgestellt und ihre Ansätze bei der Darstellung von zentralen
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schriftlicher Unterrichtsentwurf als Unterstützungsinstrument
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12 einleitung
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Tabelle 2: Merkmale (M) und Bestimmungsgrößen (B) der Handlungsorientierung der kFdE
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M/B Bezeichnung M1 Subjektbezug M2 Ganzheitlichkeit M3 Handlungsregulation M4 Handlungsziele M5 Praxisbezug M6 Metakommunikation B1 innere Differenzierung B2 Freiheitsgrade für die Lernenden B3 Transparenz der Lernziele und Entscheidungen B4 Handlungsstruktur B5 Handlungsprodukt B6 Systembezug B7 Interdisziplinarität B8 kooperatives Lernen B9 Unterstützungs- und Reflexionsband B10 offene Leistungsfeststellung
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Unterstützungsund Reflexionsband
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elektrotechnischen Größen (Strom, Spannung, Leistung) verglichen und bewertet.
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Im Hinblick auf die Durchführung von Lern-Lehr-Arrangements, welche wie die Evaluation nicht zu den Schwerpunkten der kFdE gehört, werden im Rahmen des Prozessmodells (vgl. Abbildung 3) ein Unterstützungs- und ein Reflexionsband eingeführt (vgl. Kapitel 14). Innerhalb des Unterstützungsbandes soll die veränderte Rolle der Lehrenden betont werden, welche nicht mehr die Wissensvermittlung, sondern eine Unterstützung der Lernenden bei ihren individuellen Lernprozessen fokussiert. Bei dem Reflexionsband werden die Bedeutung der Reflexion während der Lernprozesse hervorgehoben und damit die letzte Phase der Handlungsorientierung, bei welcher die Reflexion im Vordergrund steht, auf den gesamten Lernprozess erweitert. Auch die unterstützung und Reflexion stellen eine Implementierung des konstruktivistischen Ansatzes dar, in welchem die Aktivität der Lernenden als eine notwendige Voraussetzung für erfolgreiche Lernprozesse postuliert wird. Die einzelnen Aspekte des Reflexionsbandes werden in Kapitel 15 fortgesetzt und um die Sicht
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1.4 kernaussagen 13
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auf die Lehrenden erweitert. Hierbei werden einzelne Evaluationsinstrumente vorgestellt, wobei die Unterrichtsbeobachtungen als ein wichtiges Instrument betont werden.
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Zusammenfassend stellt die kFdE ein temporäres und damit auf Fazit den zukünftigen Diskurs gerichtetes Modell dar, welches insbesondere die Planung von handlungsorientierten Lern-Lehr-Arrangements an den berufsbildenden Schulen und innerhalb der Studieneingangsphase an den Hochschulen in den Vordergrund stellt. Sie weist einen starken Einfluss der Technikdidaktik von Tenberg (vgl. [Ten05]) unter hoher Berücksichtigung des konstruktivistischen Ansatzes und der elektrotechnischen Herausforderungen auf. Die einzelnen Überlegungen werden insbesondere durch die Metastudie von Hattie hinterfragt (vgl. [HBZ14] und [Hat18]) und damit um einen empirischen Begründungszusammenhang ergänzt.
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EINORDNUNG
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2
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In diesem Kapitel wird die im Zentrum dieser Habilitationsschrift stehende kFdE verortet (vgl. Abbildung 4). Um dies durchführen zu können, wird zunächst das wissenschaftliche Umfeld skizziert, wobei hier ausgehend von den Erziehungswissenschaften einzelne Didaktiken vorgestellt und eingeordnet werden. Anschließend werden im Rahmen dieses Kapitels die Aufgaben von Fachdidaktiken erläutert. Die Positionierung der kFdE, welche um die Definition der Aufgaben einer solchen Didaktik ergänzt wird, stellt das Ergebnis der Betrachtungen dar und gibt gleichzeitig den Rahmen für die gesamte kFdE.
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Einführung in das Kapitel
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17. Weiterfu¨hrende Forschungsfragen 16. Zusammenfassung des Konzeptes
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12. Kernkompetenzen und
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-inhalte
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13. Planung 14. Durchf¨uhrung
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15. Evaluation
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11. Rahmenbedingungen
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10. Grundkonzept
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9. Handlungsorientierter Unterricht
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5. Lernpsychologische
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Grundlagen
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6. Didaktische Modelle
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8. Berufliche Handlungskompetenz
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7. Berufliche Bildung
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4. Begriffliche Grundstruktur
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I. Einfu¨hrung
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3. Elektrotechnische Vorbetrachtung 2. Einordnung 1. Einleitung
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II. Grundlagen
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III. kFdE
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IV. Zusammenfu¨hrung
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Abbildung 4: Aufbau der Habilitationsschrift – Einordnung
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15
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16 einordnung
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2.1 erziehungswissenschaft
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Begriffsklärung
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Struktur der Erziehungswissenschaft
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Als eine Geisteswissenschaft hat sich die Pädagogik aus der Philosophie entwickelt. Dabei setzt sich die Bezeichnung der wissenschaftlichen Disziplin aus den griechischen Wörtern pais (Knabe, Kind) und ago (ich führe, leite) zusammen. Während als Pädagoge zunächst eine Person galt, welche die Kinder zur Schule geführt hat, entwickelte sich dieser Begriff durch die wachsende Bedeutung der Schulen weiter und bezeichnete die in der Schule tätigen Personen (vgl. [Sch04], S. 9). Die Pädagogik selbst kann als die „Verbindung von der Wissenschaft und Praxis der Erziehung“ ([Sch04], S. 9) betrachtet werden. Während sich zunächst die Erziehungswissenschaft als eine Unterdisziplin das Feld der Pädagogik mit der Erziehungspraxis geteilt hat, ist die synonyme Verwendung der Begriffe „Pädagogik“ und „Erziehungswissenschaft“ bereits seit der Jahrtausendwende üblich (vgl. [Gud03], S. 21). Im Rahmen dieser Habilitationsschrift wird der Begriff der Erziehungswissenschaft verwendet und lediglich bei feststehenden Begriffen sowie Zitaten durch den Begriff „Pädagogik“ ersetzt.
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Die Erziehungswissenschaft wird von Lenzen1 neben der bereits erwähnten Aufteilung in die Theorie und Praxis innerhalb von drei Ebenen strukturiert (vgl. [Len98], S. 1112ff.). Auf der ersten Ebene wird die Erziehungswissenschaft in Subdisziplinen aufgeteilt, welche als wichtigste Teilgebiete gelten. Dabei können beispielhaft die systematische Pädagogik (Grundbegriffe und Methoden der Erziehungswissenschaft), die historische Pädagogik (Geschichte der Disziplin, der Erziehung (vgl. Kapitel 4.1) und Bildung (vgl. Kapitel 4.2)) und die vergleichende Pädagogik (internationaler Vergleich von Erziehung und Bildung) genannt werden. Für die kFdE ist insbesondere die Berufs- und Wirtschaftspädagogik (Betonung der beruflichen Sozialisation und beruflichen Bildung), die Schulpädagogik (Fokus auf das Handeln in der Schule) und Erwachsenenpädagogik (Fokus auf die Zielgruppe der Erwachsenen) von Bedeutung. Auf der zweiten Ebene werden unterschiedliche Fachrichtungen der Erziehungswissenschaft genannt, welche als „Spezialisierungsversuche“ von Gudjons genannt werden (vgl. [Gud03], S. 24). Als Beispiele seien hier die Medien- und Betriebspädagogik genannt, welche sich mit (neuen) Medien2 und betrieblicher Bildungsarbeit befassen. Schließlich werden auf der letzten Ebene Praxisfelder definiert, welche eine star-
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1 Es sei insbesondere im Hinblick auf die meistens natur- bzw. ingenieurwissenschaftlichen Hintergründe der Leserinnen und Leser an dieser Stelle betont, dass eine verbindliche Systematik der Erziehungswissenschaften nicht existiert. Gudjons verdeutlicht diese Tatsache durch die Anmerkung, dass die Erziehungswissenschaft in der wissenschaftlichen Welt der Universitäten sehr unterschiedlich aufgeteilt und mit anderen Disziplinen verflochten ist (vgl. [Gud03], S. 25).
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2 Im Gegensatz zum Kapitel 13.14 stehen hier nicht ausschließlich die in Lern-LehrProzessen eingesetzten Medien im Vordergrund.
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2.2 allgemeine didaktik 17
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ke „Themenzentrierung“ (z. B. Gesundheitserziehung, Verkehrserziehung etc.) aufweisen.
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2.2 allgemeine didaktik
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Die (allgemeine) Didaktik ist eine Subdisziplin der Erziehungswissenschaft und wird durch Lenzen der Schulpädagogik zugeordnet (vgl. [Len01], S. 307ff.). Der Begriff Didaktik leitet sich vom griechischen Begriff didaskein ab und kann sowohl als „lehren und unterrichten“ als auch als „lernen und belehren“ übersetzt werden (vgl. [RDH09], S. 74). Comenius hat in seinem Werk didactica magna die Didaktik als die Kunst „Alle Alles auf umfassende Weise zu lehren“ ([RDH09], S. 94) definiert. Dabei forderte er bereits im Jahr 1657, dass die Didaktik die Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler unterstützt3 und schaffte aus heutiger Sicht die Voraussetzungen für das selbstgesteuerte Lernen (vgl. Kapitel 5.6.18). Lenzen schränkt den Blickwinkel der allgemeinen Didaktik ein, indem er das organisierte4 Lernen und Lehren als Beschäftigungsfeld ansieht. Mit dieser Einschränkung erweitert er gleichzeitig das Feld der Didaktik um Herausforderungen, welche durch die Institution Schule5 bzw. Hochschule impliziert werden.
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Klafki identifiziert zwei Ebenen der Didaktik, welche sich zum einen auf die Curricula (vgl. Kapitel 11.2) und zum anderen auf die Planung, Durchführung und Evaluation von Unterricht (vgl. Kapitel 13 – 15) beziehen. Auf beiden Ebenen postuliert Klafki insgesamt fünf6 Hauptaspekte, welche von der Didaktik betrachtet werden müssen (vgl. [Kla94], S. 43f.):
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• Die Zielsetzung des Lern-Lehr-Prozesses, welche im Curriculum verankert und anschließend auf die Unterrichtsebene heruntergebrochen werden muss, stellt den Ausgangspunkt einzelner didaktischer Aktivitäten dar.
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• Eine bestimmte Zielsetzung der Lern-Lehr-Prozesse impliziert die Auswahl von Inhalten, welche einerseits oft im Sinne einer Empfehlung curricular vorgegeben und andererseits durch die jeweilige Lehrkraft gemäß der jeweiligen Zielgruppe ausgewählt werden.
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Begriffsklärung
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Didaktikbegriff von Klafki
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3 „Erstes und letztes Ziel der Didaktik soll es sein, die Unterrichtsweise aufzuspüren und zu erkunden, bei welcher die Lehrer weniger zu lehren brauchen, die Schüler dennoch mehr lernen; in den Schulen weniger Lärm, Überdruß und unnütze Mühe herrsche“ (Comenius zitiert nach [RDH09], S. 93f.)
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4 Dies bedeutet, dass beispielsweise die Unterstützung eines Lernenden durch einen Elternteil nicht im Fokus der Didaktik steht.
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5 z. B. zeitliche Rahmenbedingungen, hohe Anzahl der Schülerinnen und Schüler. 6 In einer früheren Veröffentlichung nannte Klafki den Hauptaspekt der Lernergeb-
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nisse und der Formen, diese kontrollieren und beurteilen zu können (vgl. [Kla63], S. 127).
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18 einordnung
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Didaktik i. e. S. vs. Didaktik i. w. S.
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W-Fragen
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• Neben den Inhalten müssen die Gestaltungselemente vom Unterricht (z. B. Methoden, Sozialformen etc.; vgl. insbesondere Kapitel 13.8 – 13.13) durch die Didaktik betrachtet werden. Während auf der Unterrichtsebene eine Vielfalt von Möglichkeiten zur Verfügung steht, ist eine curriculare Festlegung nun eingeschränkt7 sinnvoll.
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• Des Weiteren stellt Klafki die Auswahl der Medien (vgl. Kapitel 13.14) als bedeutsam vor, welche in Form von Büchern, PC-Programmen, Equipment für Experimente etc. auf beiden Ebenen betrachtet werden kann.
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• Schließlich stellt die Frage nach den Voraussetzungen, Störfaktoren und Nebenwirkungen von Lern-Lehr-Prozessen den letzten Hauptaspekt der Didaktik dar.
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Ausgehend von den beiden Ebenen und den Hauptaspekten kann von einer Didaktik im engeren Sinne (Didaktik i. e. S.) und einer Didaktik im weiteren Sinne (Didaktik i. w. S.) gesprochen werden. Während die Didaktik i. e. S. als „Theorie der Bildungsinhalte und des Lehrplans“ insbesondere die ersten beiden Hauptaspekte betrachtet, zielt die Didaktik i. w. S. auf alle Hauptaspekte ab und sieht sich als eine „Theorie und praxisbezogene Konzeptbildung des Lehrens und Lernens“ (vgl. [Kla95], S. 92ff.). Selbstverständlich ist eine solche Unterteilung für die speziellen Didaktiken (vgl. Kapitel 2.3) ebenfalls möglich.
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Jank und Meyer formulieren die Felder der Didaktik in Form von neun W-Fragen, welche die Hauptaspekte von Klafki plakativ aufgreifen (vgl. [JM91], S. 17ff.):
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• Die Frage „Wer soll lernen?“ ([JM91], S. 17) bezieht sich auf die Zielgruppe der Lern-Lehr-Prozesse, wobei beide Autoren im Gegensatz zu Lenzen (vgl. Seite 17) auch Prozesse betrachten, welche außerhalb von Institutionen, jedoch bewusst ablaufen (z. B. „bewusste Beeinflussung der Lernprozesse von Säuglingen“ ([JM91], S. 17)).
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• Die Lerninhalte stehen im Fokus der Frage „Was soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 17), wobei hier eine kritische Hinterfragung der Auswahl und Herkunft dieser Inhalte durch die Didaktik erfolgen muss. Eine Begründung der Inhalte und eine Vorbereitung von professionellem Personal, welches bei der Gestaltung und Umsetzung der Curricula benötigt wird, wird von dieser Frage impliziert.
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7 Als Beispiel sei an dieser Stelle die Vorgabe für den berufsbildenden Bereich, den Unterricht handlungsorientiert zu gestalten. Eine solche Vorgabe gibt einerseits eine Zielrichtung für die Unterrichtsgestaltung vor und gewährleistet andererseits eine Flexibilität bei der Unterrichtsplanung.
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2.2 allgemeine didaktik 19
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• Dieses Personal steht im Vordergrund der Frage „Von wem soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 19).
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• Die Frage „Wann soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 21) bezieht sich auf die Reihenfolge der einzelnen Inhalte, welche in LernLehr-Prozessen behandelt werden. Ausgehend von unterschiedlichen wissenschaftlichen Richtungen müssen dabei u. a. die entwicklungspsychologischen Voraussetzungen der Lernenden, die Zugangs- und Verarbeitungsmöglichkeiten (vgl. Kapitel 5), welche altersabhängig sein können, und bildungspolitische Aspekte, welche sich in den Curricula widerspiegeln, betrachtet werden. Jank und Meyer betonen, dass nicht nur die Machbarkeit der Vermittlung, sondern auch die ethische Verantwortbarkeit eine wichtige Rolle bei der Beantwortung dieser Frage durch die Didaktik spielt.
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• Insbesondere die institutionalisierten Lern-Lehr-Prozesse finden nicht innerhalb von Einzelunterricht statt, sodass an dieser Stelle die Frage „Mit wem soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 22) nicht vernachlässigt werden darf. Dabei bezieht sie sich auf die Zusammenstellung von Lernpartnerschaften und von Lerngruppen, welche beispielsweise anhand sozialer Beziehungen, des Leistungsvermögens, Interessen etc. zusammengesetzt werden können. Die Wahl einer Sozialform (vgl. Kapitel 13.10) tangiert diese Frage.
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• Der Ablauf der Lern- und Lehr-Prozesse wird durch die räumlichen Rahmenbedingungen beeinflusst, sodass die Didaktik die Frage „Wo soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 23) beantworten muss. Dabei müssen Anforderungen an Klassenräume, Lernwerkstätten etc. betrachtet werden.
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• Die Frage „Wie soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 24) zielt auf die verwendeten Methoden (vgl. Kapitel 13.12) ab, wobei hier das Spektrum von einem lehrkraftzentrierten Lehrervortrag bis zum selbstorganisierten Projektarbeiten reicht. Diese Methoden sollen insbesondere in Abhängigkeit von der Zielgruppe, aber auch den Inhalten und sonstigen Rahmenbedingungen variiert werden.
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• Die von Klafki erwähnten Medien stehen im Fokus der Frage „Womit soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 25), welche insbesondere aufgrund der technologischen Entwicklungen im Sinne der Digitalisierung der Gesellschaft in vielen Fällen durch die Didaktik neu beantwortet werden muss.
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• Schließlich bezieht sich die letzte Frage „Wozu soll gelernt werden?“ ([JM91], S. 26) auf die Legitimation der Inhalte. Diese
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20 einordnung
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kann beispielsweise durch das Ziel einer Ausbildung (Tätigkeit in einem bestimmten (Ausbildungs-)Beruf, Studierfähigkeit etc.) und die Formulierung von Bildungsidealen (z. B. mündiger Bürger, kompetenter Facharbeiter etc.) erfolgen.
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2.3 spezielle didaktiken
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Abgrenzung zur Allgemeinen Didaktik
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Thesen von Klafki
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Die speziellen Didaktiken seien an dieser Stelle als ein Überbegriff für alle Didaktiken verwendet, welche nicht als Teil der Allgemeinen Didaktik angesehen werden können. Sie sind durch die Tatsache gekennzeichnet, dass sie sich auf besondere gemeinsame Merkmale und Probleme beziehen und sie in den Fokus stellen. Klafki verwendet an dieser Stelle den Begriff „Fachdidaktik“ als übergeordnet, wobei im Rahmen dieser Habilitationsschrift die Fachdidaktik als eine spezielle Didaktik verstanden wird.
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Um eine bessere Abgrenzung der speziellen Didaktiken von der Allgemeinen Didaktik zu gewährleisten und das Verhältnis dieser beiden Disziplinen bzw. Disziplinengruppen zu verdeutlichen, werden an dieser Stelle die fünf Thesen von Klafki skizziert (vgl. [Kla94], S. 42ff.). In der ersten These betont Klafki, dass kein Hierarchieverhältnis zwischen den Didaktiken besteht. Dies bedeutet, dass die speziellen Didaktiken nicht Teildisziplinen der Allgemeinen Didaktik sind. Vielmehr befassen sich die einzelnen Didaktiken mit der Untersuchung von den beiden Ebenen der Didaktik mit einer unterschiedlichen Schwerpunktsetzung (vgl. Seite 17). Dabei ist nicht die pädagogische Qualität der Aussagen einzelner Didaktiken, sondern der Grad der Verallgemeinerbarkeit der Erkenntnisse einzelner Didaktiken das Unterscheidungsmerkmal (vgl. [Kla94], S. 49ff.). Aus dieser These leitet Klafki seine zweite These ab, nach welcher eine Kooperation der Allgemeinen Didaktik und der speziellen Didaktiken unumgänglich ist, da die Allgemeine Didaktik auf die Konkretisierung und Überprüfung der eigenen Modelle und Aussagen angewiesen ist. Klafki spricht hierbei von „Übersetzung“ und einer „kritischen Erprobung“ durch die speziellen Didaktiken (vgl. [Kla94], S. 51ff.). Diese „Abhängigkeit“ ist nach der dritten These auch in die andere Richtung gegeben, da die speziellen Didaktiken mit curricularen Vorgaben und Lern-Lehr-Prozessen konfrontiert werden, welche durch die „geschichtlich-gesellschaftlich-kulturelle Wirklichkeit“ geprägt sind. Diese Wirklichkeit beinhaltet jedoch Zusammenhänge, welche im Fokus der Allgemeinen Didaktik und ggf. „benachbarten“ speziellen Didaktiken stehen. Aus diesem Grund ist die mehrdimensionale und nicht ausschließlich auf einen Bereich beschränkte Sichtweise der Allgemeinen Didaktik einerseits eine Voraussetzung und andererseits eine Bereicherung für die jeweilige spezielle Didaktik (vgl. [Kla94], S. 53ff.). In der vierten These weist Klafki auf die Tat-
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2.3 spezielle didaktiken 21
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sache hin, dass die speziellen Didaktiken oft8 als eine Vermittlungsinstanz zwischen der Fachwissenschaft und der Allgemeinen Didaktik agieren. Dabei darf das Ziel der speziellen Didaktiken nicht lediglich die Definition von Ausschnitten der jeweiligen wissenschaftlichen Bezugsdisziplin sein, sondern muss eine geeignete Auswahl an exemplarischen Inhalten darstellen. Diese sollen für die jeweilige Zielgruppe gegenwärtige und/oder zukünftige Bedeutung aufweisen und das Verständnis der zentralen Fragestellungen der jeweiligen Disziplin fördern. Aus diesem Grund muss betont werden, dass die Vertreter9 der einzelnen speziellen Didaktiken sich als Vertreter einer eigenen und eigenständigen wissenschaftlichen Fachdisziplin verstehen müssen (vgl. [Kla94], S. 55ff.). Schließlich betont Klafki in der fünften These, dass trotz der Notwendigkeit von Spezialisierung von didaktischen Ansätzen, welche letztendlich durch den Einsatz im Unterricht impliziert wird, der Generalisierungsanspruch der Allgemeinen Didaktik nicht aufgegeben werden darf. Dies liegt zum einen in der Tatsache begründet, dass eine Gesamterfassung10 der Zusammenhänge innerhalb der Lern-Lehr-Prozesse ein wichtiges Prinzip des wissenschaftlichen Erkenntnisstrebens darstellt und zum anderen für die Umsetzung der Ansätze eine möglichst vollständige Beschreibung der Zusammenhänge voraussetzt (vgl. [Kla94], S. 60).
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Ausgehend von der Beschreibung vom Verhältnis zwischen der Allgemeinen Didaktik und den speziellen Didaktiken sei im Folgenden eine Reihe von ausgewählten speziellen Didaktiken vorgestellt, um in Kapitel 2.5 die kFdE verorten zu können. Es muss jedoch an dieser Stelle betont werden, dass eine absolute Klassifizierung nicht existiert, sodass hier eine mögliche Strukturierung der speziellen Didaktiken vorgenommen wird, welche auf der Grundlage der Definition von den dargestellten speziellen Didaktiken erfolgt.
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Aufbau des Kapitels
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2.3.1 Fachdidaktik
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Die erste Annäherung an den Begriff der Fachdidaktik liefert Lenzen mit einem Ansatz, nach welchem die Fachdidaktik als die „Wissenschaft vom planvollen, institutionalisierten Lehren und Lernen spezieller Aufgaben-, Problem- und Sachbereiche“ ([Len01], S. 588) angesehen werden kann. Dieser wenig spezifischen Definition liegt die bereits im vorausgegangenen Kapitel erwähnte Gleichsetzung der Begriffe „Fachdidaktik“ und „spezielle Didaktik“ zugrunde. Köhnlein
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Definition
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8 Dies ist selbstverständlich nur in Bereichen möglich, in denen eine primäre Bezugswissenschaft existiert (z. B. Fachdidaktik der Elektrotechnik und die Disziplin „Elektrotechnik“) (vgl. [Kla94], S. 56).
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9 Fachlehrkräfte, Fachdozentinnen und Fachdozenten sowie Fachdidaktikerinnen und Fachdidaktiker
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10 Selbstverständlich ist aufgrund der Komplexität der Lern-Lehr-Prozesse eine solche Gesamterfassung nicht möglich und bleibt somit als Ziel des wissenschaftlichen Handelns bestehen.
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22 einordnung
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Verortung der Fachdidaktik
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schränkt diese Definition geringfügig ein und beschreibt die Fachdidaktik als „die Wissenschaft vom pädagogisch angeleiteten institutionalisierten Lehren und Lernen fachlich bezogener Inhalte, Methoden, Prinzipien und Aspekte“ ([Köh04], S. 140), sodass hier die Fachlichkeit und damit der Bezug zu einer Bezugswissenschaft erwähnt wird. Während diese Definition der Fachdidaktik im weiteren Sinne die Fachdidaktik in ein Spannungsfeld zwischen der Allgemeinen Didaktik und der Fachwissenschaft11 verortert, erweitert Beckmann durch seine Definition der Fachdidaktik im engeren Sinne das Spannungsfeld um eine weitere Größe (Schulfach). Er definiert die Fachdidaktik als „Theorie und der Lehre des Unterrichts in einem Fach unter Beachtung des Verhältnisses zu einer Fachwissenschaft“ ([Bec94], S. 674).
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Ausgehend von der Definition der Fachdidaktik kann ein Lokalisierungsproblem der Fachdidaktik identifiziert werden, bei welcher die Fachdidaktik als ein Bestandteil der Bezugswissenschaft, der Allgemeinen Didaktik oder als eine unabhängige Wissenschaftsdisziplin angesehen wird. Dabei geht es nicht vordergründig um die institutionalisierte Problematik der Universitäten, welche die Vertreterinnen und Vertreter der Fachdidaktiken zu entsprechenden Fakultäten oder anderen Organisationseinheiten12 zuordnen müssen, sondern um das Verständnis der wissenschaftlichen Zuordnung. Eine Zuordnung der Fachdidaktik zu den Fachwissenschaften basiert auf der korrekten Annahme, dass die Fachdidaktiken auf die fachwissenschaftlichen Erkenntnisse angewiesen sind, welche insbesondere im Bereich der Fachdidaktiken der Elektrotechnik und Informatik eine Aktualisierung der „Wissensbasis“ sicherstellt. Überdies ist die fachmethodische Ausrichtung der Fachdidaktik insbesondere im Hinblick auf die Inhalte unumgänglich. Die Zuordnung der Fachdidaktik zur Allgemeinen Didaktik geht von einer anderen Annahme aus, welche ebenfalls als korrekt angesehen werden kann. Hier wird der Schwerpunkt der Fachdidaktik auf die erziehungswissenschaftlichen Aufgaben gelegt, sodass eine Zuordnung zu den Erziehungswissenschaften per se gegeben ist (vgl. [BO98], S. 11). Die wechselseitige Interdependenz13 der Allgemeinen Didaktik und der Fachdidaktik, welche bereits für die Gesamtheit der speziellen Didaktiken durch Klafki in der zweiten und dritten These diagnostiziert wird, bestärkt diese Zuordnung. Schließlich bekräftigt die vierte These von Klafki die Eigenständigkeit der Fachdidaktik als wissenschaftliche Disziplin (vgl. Seite 17).
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11 Dies entspricht der Betrachtung von Klafki, bei welcher die Fachdidaktik als Vermittlungsinstanz zwischen der Allgemeinen Didaktik und der Fachwissenschaft agiert (vgl. Seite 21).
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12 Das institutionalisierte Zuordnungsproblem wird in den meisten Bundesländern dadurch gelöst, dass die Fachdidaktikerinnen und Fachdidaktiker zur Fachwissenschaft zugeordnet werden (vgl. [AR12], S. 15).
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13 Bonz und Ott verdeutlichen diese Interdependenz durch die Beschreibung der Allgemeinen Didaktik als „Stricken ohne Wolle“ und der Fachdidaktik als „Stricken ohne Strickmuster“ (vgl. [BO98], S. 11f.).
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2.3 spezielle didaktiken 23
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Eine gewisse Sonderstellung hat die Bereichsdidaktik, welche von Klafki zwischen der Allgemeinen Didaktik und der Fachdidaktik verortet wird. Dabei weist die Bereichsdidaktik nicht eine, sondern mehrere Bezugsdisziplinen auf, sodass der sogenannte fächerübergreifende Unterricht im Blick der Bereichsdidaktik steht (vgl. [Cor17], o. S.). Neben dieser Zuordnung sieht Klafki Didaktiken mit dem Fokus auf mehrere Unterrichtsfelder, welche vor einer Ausdifferenzierung in Einzelfächer (z. B. Sachunterricht) stehen (vgl. [Kla94], S. 42). In diesem Zusammenhang kann beispielsweise die Elektrotechnik im berufsbildenden Bereich als eine solche Ansammlung von Bezugsdisziplinen (vgl. Kapitel 2.5) angesehen werden, welche durch die Einführung von Lernfeldern und dem damit verbundenen Ansatz des fächerübergreifenden Unterrichts (vgl. Kapitel 11.2) weitere Bezugsdisziplinen ins Blickfeld genommen hat.
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Bereichsdidaktik
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2.3.2 Fachdidaktik des beruflichen Lernens
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Bereits bei der Definition der Bereichsdidaktik wird eine gewisse Sonderstellung der Fachdidaktiken, welche die berufliche Bildung fokussieren, angedeutet. Neben der Vielfalt der Bezugsdisziplinen liegt im Fokus der Lern-Lehr-Prozesse eine komplexere Problemstruktur vor, welche insbesondere durch die Verflechtung der Theorie und Praxis sowie den Bezug zu Prozessen des Arbeitslebens (vgl. [BO98], S. 12) impliziert wird.
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Die zwei Ebenen der Didaktik, welche von Klafki postuliert werden (vgl. Kapitel 2.2), werden von Schütte aufgegriffen und zu einem Drei-Ebenen-Modell umstrukturiert. Demnach kann Didaktik als eine Zieltheorie, als eine Prozesstheorie und als eine Handlungstheorie betrachtet werden, wobei die einzelnen Ebenen in einer Wechselwirkung stehen (vgl. [Sch06], S. 13). Die Aufgabe der Didaktik als Zieltheorie ist dabei die Reflexion des „Verhältnisses von Individuum und Gesellschaft [...] unter den Bedingungen globaler Zusammenarbeit“ ([Sch06], S. 13). Dabei ist sie in den berufspädagogischen, erziehungswissenschaftlichen, bildungs- und technikphilosophischen Diskurs eingebunden. Damit fokussiert sie auf die curriculare Ebene der Didaktik nach Klafki. Den Übergang von der curricularen zur Unterrichtsebene vollführt die Didaktik im Sinne einer Prozesstheorie, welche ausgehend von einer Lehrplananalyse (Rahmenrichtlinien, Rahmenlehrpläne etc.) die Gestaltung von (schulischen) Lehrplänen vornimmt. In diesem Zusammenhang betont Schütte das Spannungsfeld zwischen den Absichten und Intentionen vom Staat und den Interessen der Wirtschaft, welche insbesondere innerhalb der dualen Berufsausbildung deutlich werden. Die Unterrichtsebene nach Klafki spiegelt sich in der Didaktik im Sinne einer Handlungstheorie wieder, da die Fähigkeit der Planung, Durchführung und Evaluati-
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Sonderstellung Drei-Ebenen-Modell
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24 einordnung
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Struktur
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on vom Unterricht die Handlungsfähigkeit einer Lehrkraft beschreibt (vgl. [Sch06], S. 14).
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Ausgehend von dieser Komplexität, welche insbesondere durch die drei Kernaufgaben gemäß des Drei-Ebenen-Modells impliziert wird, kann der Fokus der Fachdidaktik der beruflichen Bildung durch gewisse Einschränkungen geschärft werden. So ist es zunächst in diesem Bereich möglich, die Lernorte und Lernphasen als strukturierende Momente zu verwenden. Während im ersten Fall eine Fachdidaktik der berufsbildenden Schule, der betrieblichen und der überbetrieblichen Lernorte denkbar ist, sind im zweiten Fall Fachdidaktiken der vorberuflichen Bildung sowie der beruflichen Erst- und Weiterbildung (vgl. [Sch06], S. 15) einzuordnen.
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2.3.3 Berufsfelddidaktik
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Berufsfeldwissenschaft
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Die Bandbreite der Bezugsdisziplinen, welche die Fach- und Bereichsdidaktiken aufweisen, wird insbesondere im Bereich der beruflichen Bildung um eine weitere „Bezugsdisziplin“ erweitert. Bonz und Ott sprechen von einer Berufsfeldwissenschaft, welche die Berufsarbeit sowie deren Entwicklung und Gestaltung betont (vgl. [BO98], S. 13). Die Tatsache, dass das sogenannte „Ingenieurwissen“ und „Facharbeiterwissen“ lediglich eine Überschneidung, aber nicht Überdeckung aufweisen, begründet die Notwendigkeit dieser Disziplin, welche das „Facharbeiterwissen“ fokussiert und die Berufsarbeit, Berufstheorie sowie die berufliche Bildung als eigenen Schwerpunkt ansieht. Ein großer Vorteil dieses Ansatzes liegt in der Tatsache, dass das „berufsbezogene Wissen“ explizit berücksichtigt wird (vgl. [Pah98], S. 72f.), wobei durch folgende exemplarische Auflistung von Arbeitsbereichen der Berufsfeldwissenschaft14 nach Pahl die Fokussierung auf die Facharbeit deutlich wird (vgl. [Pah98], S. 73):
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• Betrachtung des Verhältnisses zwischen der Arbeit, Technik und Bildung
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• Analyse der Aufgabenbereiche, welche durch die technische Entwicklung für den Facharbeiter einerseits neu entstehen und andererseits nicht mehr relevant sind
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• Historische Entwicklung von Arbeit und Technik
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Berufsfelddidaktik i. w. S. vs.
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Berufsfelddidaktik i. e. S.
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Ausgehend von der Grundidee der Berufsfeldwissenschaft kann eine Notwendigkeit von einer Berufsfelddidaktik postuliert werden. Im weiteren Sinne handelt es sich bei der Berufsfelddidaktik um eine Bereichsdidaktik, welche die Lernziele und Lerninhalte, die Methoden und Medien sowie die Lernorganisation für ein Berufsfeld (z. B.
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14 Es sei an dieser Stelle betont, dass Pahl die Arbeitsbereiche für die berufliche Fachrichtung „Metalltechnik“ formuliert, wobei eine Übertragung auf den Bereich der Elektrotechnik möglich ist.
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2.3 spezielle didaktiken 25
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Elektrotechnik) betrachtet (vgl. [Pah98], S. 77). Die Berufsfelddidaktik im engeren Sinne befasst sich „mit den Fragen der Lernzielfindung, Lernzielformulierung und Evaluation15, der Auswahl und dem Ausschluss sowie der Strukturierung von Lerninhalten, der Reduktion und der Transformation von Lerninhalten“ ([Pah98], S. 77). Für die Berufsfelddidaktik formuliert Pahl insbesondere mit dem Blick auf die Zielebene (vgl. Drei-Ebenen-Modell (Seite 24)) u. a. folgende Anforderungen (vgl. [Pah98], S. 79):
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• Betonung der Voraussetzungen der Lernenden als Ausgangspunkt des berufsfelddidaktischen Handelns
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• Berücksichtigung der Interessen von Lernenden
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• Förderung der Analysefähigkeit bzgl. technischer Systeme sowie der Arbeits- und Lebensbedingungen
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• Verknüpfung der Bezüge zwischen der Berufswissenschaft und Berufsarbeit
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• Vermittlung einer Handlungskompetenz (vgl. Kapitel 8), welche sich nicht ausschließlich auf die fachlichen und beruflichen Aspekte des Lebens bezieht
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2.3.4 Technikdidaktik
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Bevor an dieser Stelle die Technikdidaktik vorgestellt wird, sei zunächst der Begriff „Technik“ aus soziologischer Sicht betrachtet. Technik kann zunächst als Umwelt der Gesellschaft, als ein Produkt der Gesellschaft und als eine gesellschaftliche Institution verstanden werden. Die erste Sichtweise betont insbesondere die Folgen des technischen Fortschritts auf die Gesellschaft, wobei an dieser Stelle die Technik als eine (gesellschaftliche) Rahmenbedingung16 agiert. Die zweite Perspektive weist die umgekehrte Blickrichtung auf, da hier die gesellschaftlichen Entwicklungen als wichtiger Einflussfaktor auf die Gestaltung der Technik angesehen werden. Schließlich betont die Perspektive mit dem institutionellen Blickwinkel die Tatsache, dass Technik als vorhandenes Mittel der Gesellschaft zur Verfügung gestellt wird und einerseits die Gesellschaft beeinflusst sowie andererseits von der Gesellschaft beeinflusst wird (vgl. [Hen92], S. 7). Während die dargestellten Perspektiven auf das (gegenseitige) Verhältnis zwischen der Technik und der Gesellschaft fokussieren, ist es ebenfalls möglich, die Definition des Begriffes Technik näher zu untersuchen. Hierbei kann die Technik als Verfahren, als Wissen und als ein
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15 Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Evaluation auf das Erreichen der Lernziele bezieht.
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16 Bei dieser Perspektive wird die Technik als autonom im Bezug auf die Gesellschaft angesehen. Lediglich die physikalischen Gesetze stellen gewisse Rahmenbedingungen bzgl. der Entwicklung der Technik dar (vgl. [Hen92], S. 11).
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soziologische Vorbetrachtung
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26 einordnung
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Verortung und Definition
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Gerät (technisches Artefakt) verstanden werden (vgl. [Hen92], S. 7). Die Betrachtung als Verfahren wird als ein Technikverständnis im weiteren Sinne angesehen und liegt nah an der ursprünglichen Bedeutung des Begriffes „Technik“. Hierbei werden die Fähigkeiten eines Menschen und die zielgerichtete Verwendung von Mitteln verstanden. Für das Verständnis der Technik als Wissen wird oft der Begriff „Technologie“ verwendet, welcher die Gesamtmenge an Wissen für die „Herstellung und Steuerung technischer Verfahren und Apparate“ ([Hen92], S. 8) subsumiert. Schließlich stellt das letzte Verständnis den Begriff der Technik im engeren Sinne dar, da hier die Geräte und Maschinen als Technik angesehen werden (vgl. [Hen92], S. 8).
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Aus dem mehrdimensionalen Begriff der Technik kann eine Didaktik definiert werden, welche von Pittich als ein hybrider Forschungsund Entwicklungsbereich angesehen wird. Neben den zu erwartenden Bezugsdisziplinen, welche im Bereich der Ingenieurwissenschaften und Naturwissenschaften liegen, spielen in diesem Bereich Technikgeschichte, -ethik und -soziologie eine wichtige Rolle. Überdies ist der Bezug zu den Erziehungswissenschaften gegeben, da die LernLehr-Prozesse im Zentrum der Betrachtungen stehen. Aus diesem Grund ist es möglich, die Technikdidaktik als eine Zusammenfassung von Fachdidaktiken zu sehen (vgl. [Pit16], S. 5), wodurch eine hierarchische Beziehung entsteht. Nach Tenberg handelt es sich bei der Technikdidaktik um die „Theorie und Praxis des Erwerbs und der Vermittlung von Kompetenzen in technischen Berufen“ ([Ten11], S. 45), wobei an dieser Stelle die berufliche Bildung als Bezug deutlich wird. Mit diesem Bezug hat die Technikdidaktik drei Perspektiven (vgl. [BB01], S. 13f.), wobei es sich dabei um die Arbeit, die Technik und die Bildung handelt. Eine ganzheitliche Technikdidaktik berücksichtigt u. a. die geänderten Strukturen in den Arbeitsprozessen, welche insbesondere durch die digitale Transformation der Arbeit17 entstehen und neue Lernkultur (Bildung) implizieren. Diese neue Lernkultur und damit auch die ganzheitliche Technikdidaktik berücksichtigt die steigenden Anforderungen an die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Diese werden nicht nur in der Fachkompetenz, sondern auch in den Sozial- und Humankompetenzen sowie Querkompetenzen (z. B. Methodenkompetenz) deutlich (vgl. [BB01], S. 21f. und Kapitel 8). Schließlich berücksichtigt die Technikdidaktik das geänderte Technikverständnis, welches die Möglichkeit der Technikgestaltung18 und damit der Realitätsgestaltung beinhaltet (vgl. [BB01], S. 19ff.) sowie insbesondere von dem Verständnis von Technik als gesellschaft-
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17 Vernetzte Unternehmen und Arbeitnehmer, Entgrenzung der Arbeit durch die moderne Kommunikation, Beschleunigung des Technologiewachstums, Veränderung der Bedeutung der digitalen und physikalischen Leistung etc. (vgl. [Wei16], S. 5f.)
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18 Die Befähigung zur Technikgestaltung nach Ott ist „die Befähigung zum begreifenden Erkennen und das in diesem Konzept enthaltene Moment der aktiven Mitgestaltung der eigenen gesellschaftlichen Lebensverhältnisse“ ([Rau87], S. 282).
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2.4 aufgaben der fachdidaktik 27
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liche Institution ausgeht (vgl. Seite 25). Neben dem erwähnten hierarchischen Bezug zu den einzelnen Fachdidaktiken identifiziert Tenberg den Bezug zur Berufspädagogik, da diesbezüglich durch die Technikdidaktik eine technische Konkretisierung von Didaktik der beruflichen Bildung vorgenommen wird (vgl. [Ten11], S. 43). Damit wird in Anlehnung an Tenberg19 die Technikdidaktik im Rahmen dieser Habilitationsschrift zwischen der Berufspädagogik und den einzelnen Fachdidaktiken positioniert.
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Neben dem bereits dargestellten Schwerpunkt in den berufsbildenden Schulen hat die Technikdidaktik den Bezugsraum in den allgemeinbildenden Schulen. Während die Technikdidaktik der beruflichen Bildung die Vorbereitung auf das spätere Berufsleben als Ziel hat, so ist die Techniksozialisation ein Ziel in diesem Bereich. Dabei definiert Pfenning drei Aspekte, welche als Teilziele der Techniksozialisation angesehen werden können. Erstens ist die individuelle Technikmündigkeit ein wichtiges Teilziel, welches sich auf die Fähigkeit eines Menschen bezieht, sich mit Technologien auseinanderzusetzen20. Ein zweites Teilziel der Techniksozialisation ist die Vermittlung von Zusammenhängen zwischen der Technologie sowie der Gesellschaft21 und Umwelt. Schließlich ist die Begründung einer wissenschaftlichen Disziplin ein drittes Teilziel der Techniksozialisation, welche der Bedeutung von Technikdidaktik in diesem Bereiche Rechnung trägt (vgl. [Pfe13], S. 126f.).
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Während für die beiden oben genannten Bereiche Aktivitäten innerhalb der wissenschaftlichen Welt feststellbar sind, findet die Technikdidaktik keine Beachtung bzgl. der Zielgruppe, welche aus Studierenden einer Hochschule bzw. Universität besteht. Es existieren lediglich einzelne Veröffentlichungen mit dem Fokus auf die Anwendung von einzelnen Methoden und Lehransätzen. Eine in sich geschlossene Technikdidaktik sowie einzelne Fachdidaktiken für die akademische Ausbildung existieren jedoch aktuell nicht.
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Techniksozialisation
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Technikdidaktik in den Hochschulen
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2.4 aufgaben der fachdidaktik
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In Anlehnung an den Didaktikbegriff von Klafki sind die Hauptaufgaben der Fachdidaktik zum einen die Auswahl von Inhalten und zum anderen die Gestaltung von Unterrichtskonzepten. Auf der ersten Ebene werden die Inhalte nach dem Prinzip der Exemplarität aus-
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traditionelles Verständnis
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19 Nach einer pragmatischen Sichtweise von Tenberg ist es kaum vermeidbar, „dass die Technikdidaktik nicht eindeutig bestimmt und nach außen klar abgegrenzt werden kann. Dies wäre jedoch nur dann erforderlich, wenn man befürchten müsste, dass disziplinäre Streitigkeiten um bestimmte Themen oder Bezugsfelder entstehen können. In der Realität verhält es sich jedoch moderat, da durch die geringe Anzahl forschender DidaktikerInnen viele Befunde und Erkenntnisse auf domänspezifische Forschung von BerufspädagogInnen zurückgehen.“ ([Ten11], S. 43)
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20 Information, Bewertung, Akzeptanz/Ablehnung 21 z. B. Einfluss der Kommunikationstechnologien auf gesellschaftliche Entwicklungen
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28 einordnung
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Aufgaben der Fachdidaktik
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gewählt, wobei Abraham und Rothgangel an dieser Stelle von der Lösung eines Kanonproblems (vgl. [AR16], S. 15) sprechen. Dabei ist es notwendig, Kriterien für die Auswahl festzulegen, eine Vorgehensweise zu entwickeln, um die Relevanz der Inhalte nachzuweisen, und schließlich Personengruppen22 zu bestimmen, welche bei der Auswahl beteiligt sein müssen. Im Hinblick auf die Kriterien können drei Argumentationslinien verfolgt werden. Diese beziehen sich auf die wissenschaftlich begründete Bedeutung des Inhaltes (Wissenschaftsprinzip), auf die Relevanz der Inhalte für das jeweilige Individuum (Situationsprinzip) und die Verwendbarkeit des Inhaltes bei der Erschließung innerhalb der Lern-Lehr-Prozesse (Persönlichkeitsprinzip) (vgl. [Rob75], S. 48; [Tra03], S. 7). Die zweite Ebene der Fachdidaktik fokussiert neben der Gestaltung von Unterrichtskonzepten deren Erprobung und Evaluation (vgl. [AR16], S. 15).
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Dieses traditionelle Verständnis hat der Deutsche Bildungsrat ebenfalls bestätigt und folgende Aufgaben der Fachdidaktik formuliert (vgl. [Bil72], S. 225f.):
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• Festlegung der Inhalte, Denkweisen und Methoden der Fachwissenschaft, welche gelernt werden sollen
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• Entwicklung von Modellen, Methoden und Organisationsformen zum Gestalten der Lern-Lehr-Prozesse
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• Kritische Reflexion der Lehrpläne im Hinblick auf die Aktualität und Relevanz
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• Kennzeichnung von interdisziplinären Aspekten des jeweiligen Faches
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weitere Aufgaben der Fachdidaktik
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Ott erweitert das Aufgabenspektrum und formuliert weitere Aufgaben der Fachdidaktik (vgl. [Ott98], S. 22):
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• Formulierung sowie Interpretation von den bildungstheoretischen Prinzipien (z. B. ganzheitliche, berufliche Bildung, Berücksichtigung von Diversität), wobei hier die geistesgeschichtlichen und kulturwissenschaftlichen Strömungen (z. B. Teamfähigkeit, Kommunikationsfähigkeit etc.) Beachtung finden (interdisziplinärer Aspekt).
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• Berücksichtigung von Entwicklungen innerhalb der gesamten Gesellschaft, der Wissenschaft und der Technik (gesellschaftlich-politischer Aspekt)
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• Formulierung von neuen Qualifikations- und Kompetenzanforderungen an die Lernenden, welche zukünftig aufgrund der fachwissenschaftlichen Entwicklungen (z. B. vollständige Vernetzung von Geräten) herangetragen werden (fachwissenschaftlich-curricularer Aspekt)
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22 z. B. Fachwissenschaftlerinnen und Fachwissenschaftler, Lehrkräfte etc.
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2.4 aufgaben der fachdidaktik 29
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• Berücksichtigung von sich ändernden Rahmenbedingungen der Lern-Lehr-Prozesse, welche durch die veränderten Qualifikationen, Kompetenzen und Anforderungen (z. B. Bevorzugung von kurzen Lernvideos bei der Vor- und Nachbereitung des Unterrichts durch Lernende) der Lernenden impliziert werden (psychologisch-soziologischer Aspekt)
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• Entwicklung von Lernmaterialien, Berücksichtigung der allgemeinen Bildung sowie Planung, Erprobung und Evaluation von handlungsorientiertem Unterricht (vgl. Kapitel 9) (unterrichtsund ausbildungspraktischer Aspekt)
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Eine Strukturierung der Aufgaben von Fachdidaktik nimmt Heitzmann vor. Dabei wird die Fachdidaktik als eine Forschungsdisziplin, als die Praxis des Fachunterrichts, als eine Didaktik der Wissenschaftsdisziplin und als eine Dienstleistung betrachtet. Im Falle der Forschungsdisziplin zielt die Fachdidaktik auf die Beschreibung und Entwicklung von Rahmenbedingungen für Lern-Lehr-Prozesse (Reflexionsaspekt) bzw. von Unterrichtsmodellen (Interventionsaspekt) ab, wobei im ersten Fall eine theoriegeleitete und empirische Untersuchung und im zweiten Fall die Unterrichtsbeobachtung im Fokus steht. Die Praxis und Reflexion des Fachunterrichts bezieht sich auf die Optimierung der Vermittlung von Fachinhalten. Hier stehen die inhaltlichen und methodischen Aspekte eines Unterrichts im Vordergrund, sodass die Fachdidaktik in diesem Bereich als eine Vermittlungswissenschaft zwischen der Fachwissenschaft und der Allgemeinen Didaktik auftritt. Die Rolle der Fachdidaktik als eine Didaktik der Wissenschaftsdisziplin bezieht sich auf die Systematisierung der Fachwissenschaft und beinhaltet zudem die Organisation von (fachwissenschaftlichem) Wissen, welches von Heitzmann in disziplinär, inter- und transdisziplinär23 unterteilt wird. Schließlich hat die Fachdidaktik im Bereich der Dienstleistung die Aufgabe, Bildungs- und Qualitätsanforderungen zu definieren, damit diese bildungspolitisch umgesetzt werden können (vgl. [Hei13], S. 10).
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Während bis zu diesem Zeitpunkt die Aufgaben beschrieben werden, sei abschließend ein Aspekt dargestellt, der ausdrücklich nicht als eine Aufgabe der Fachdidaktik angesehen werden kann. Bei der Fachdidaktik handelt es sich nicht um eine Abbildwissenschaft, welche aus den fachwissenschaftlichen Erkenntnissen direkt Lerninhalte und Lernziele ableitet. Jank und Meyer beschreiben eine solche Abbilddidaktik als eine Didaktik, welche „‚nur noch‘ für die angemessene methodische Umsetzung Sorge zu tragen“ ([JM91], S. 32) hat. Eine
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23 Die Interdisziplinarität kann als die disziplinübergreifende Verwendung von Begriffen, Methoden etc. angesehen werden, welche eine disziplinübergreifende Zusammenarbeit ermöglicht. Eine besonderes starke Form einer solchen Zusammenarbeit ist durch die Transdisziplinarität möglich, in welcher mit gemeinsamen (bzw. neuen) Begriffen, Methoden etc. gearbeitet wird. Die „Systemforschung“ ist ein Beispiel für eine solche transdisziplinäre Aktivität (vgl. [Waa12], S. 19ff.)
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Strukturierung der Aufgaben
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Abbilddidaktik
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30 einordnung
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solche Didaktik geht von der (falschen) Annahme aus, dass in den Fachwissenschaften bereits Strukturen im Hinblick auf die Begriffe, Inhalte, Methoden etc. vorhanden sind, welche in den Lern-Lehr-Prozessen direkt verwendet werden können.
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2.5 positionierung
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Vorgehensweise
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Adressatinnen- und Adressatenschicht
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Subjektschicht
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Die konstruktivistische Fachdidaktik der Elektrotechnik (kFdE) wird im Folgenden auf zwei Ebenen positioniert. Dabei erfolgt zunächst die Verortung in den Spannungsfeld der Fachwissenschaften und der Allgemeinen Didaktik (didaktische Ebene) und anschließend eine Darstellung der Fachwissenschaften im Sinne einer nicht vollständigen Auflistung von Bezugswissenschaften (Ebene der Bezugswissenschaft). Eine vollständige Darstellung der Bezugswissenschaften ist zum einen nicht möglich, da die direkten Bezugswissenschaften ihrerseits ebenfalls sowohl Bezugswissenschaften als auch nah verwandte wissenschaftliche Richtungen aufweisen, und zum anderen eine solche Vollständigkeit keinen Beitrag zum Verständnis der Fachdidaktik liefert. Der Positionierung vorausgehend wird jedoch die Zielgruppe dieser Fachdidaktik definiert, welche einerseits die jeweiligen Adressatinnen und Adressaten (Adressatinnen- und Adressatenschicht) der kFdE darstellt sowie andererseits die Zielgruppe der Lern-Lehr-Prozesse (Subjektschicht) ist, welche im Fokus dieser Fachdidaktik steht.
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Als Adressatinnen und Adressaten dieser Fachdidaktik werden neben der wissenschaftlichen Gemeinde auf einer Seite insbesondere Studierende der Lehramtsstudiengänge sowie tätige Lehrkräfte an berufsbildenden Schulen mit der beruflichen Fachrichtung Elektrotechnik angesehen. Aus den unten genannten Gründen (vgl. Seite 32) ist die vorliegende Fachdidaktik in einzelnen Bereichen auch für benachbarte berufliche Fachrichtungen relevant, zu denen insbesondere die Metalltechnik und Informatik zählen. Auf der anderen Seite zählen Personen zu den Adressatinnen und Adressaten, welche an Universitäten und Hochschulen im Bereich der Studieneingangsphase der elektrotechnischen24 Studiengänge in der Lehre tätig sind. Schließlich liefert diese Fachdidaktik Ansätze, welche für die in der Aus- und Weiterbildung tätigen Personen relevant sind. Für die gesamte Adressatinnen- und Adressatenkohorte liefert die Fachdidaktik zum einen Modelle für die Gestaltung, Durchführung und Evaluation von Lernprozessen (Vermittlungssicht) sowie Impulse für die begründete Auswahl von Inhalten (Auswahlsicht) (vgl. Abbildung 5).
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Die Zielgruppe der Lern-Lehr-Prozesse stellen zum einen Schü-
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24 An dieser Stelle sind alle Studiengänge subsumiert, welche in der Studieneingangsphase elektrotechnische Lehrveranstaltungen in der Elektrotechnik haben, sodass beispielsweise neben den Studiengängen Elektrotechnik und Energietechnik auch Mechatronik und Maschinenbau dazugezählt werden.
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2.5 positionierung 31
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Auswahl
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Objekte
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Subjekte
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Vermittlung
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kFdE Adressatinnen und Adressaten Abbildung 5: Zielgruppen der Fachdidaktik
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lerinnen und Schüler der berufsbildenden Schulen und zum anderen die Studierenden der bereits genannten Studiengänge dar. Die Auswahl der Inhalte hat im Rahmen der kFdE einen Fokus auf die elektrotechnischen Grundlagen, welche aufgrund der aktuellen Entwicklungen mit den Grundlagen aus der (Technischen) Informatik angereichert werden. Aus diesem Grund werden im Rahmen dieser Habilitationsschrift exemplarisch vier Bildungsgänge betrachtet und an einzelnen Stellen erörtert. Dabei handelt es sich um folgende Bildungsgänge:
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• Berufliches Gymnasium (BG) mit dem Schwerpunkt in der Elektrotechnik
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• Berufsfachschule mit der schulischen Ausbildung zur informationstechnischen Assistentin/zum informationstechnischen Assistenten (BFI)
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• duale Berufsausbildung zur Elektronikerin/zum Elektroniker für Geräte und Systeme (EGS)
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• Studieneingangsphase des Studiums der Elektrotechnik und Informationstechnik (SEP)
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Insbesondere im Hinblick auf die elektrotechnischen Grundlagen stellen die vier Zielgruppen unterschiedliche Anforderungen an die fachdidaktischen Aktivitäten25. Die Schülerinnen und Schüler des BGs sollen insbesondere einen Einblick in die Elektrotechnik erhalten und anschließend ausgewählte Bereiche vertiefen. An dieser Stelle beeinflussen die Lern-Lehr-Prozesse den weiteren Werdegang und können bei etwaigen Unsicherheiten für Entscheidungen maßgeblich sein. Für die Schülerinnen und Schüler von BFI stellt die Elektrotechnik ein Nebenfach dar, sodass die Bedeutung der Inhalte für die spätere berufliche Tätigkeit für sie und mit ihnen herausgearbeitet werden muss. Schließlich stellt die Elektrotechnik mit den einzelnen Verknüpfungen zur (Technischen) Informatik die Grundlage der zukünftigen Tätigkeit als Elektronikerin/Elektroniker für Geräte
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25 Die Spezifikation der Zielgruppen erfolgt an dieser Stelle sehr prototypisch, um die Besonderheiten zu verdeutlichen.
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Begründung der Auswahl
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32 einordnung
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didaktische Ebene der Verortung
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und Systeme bzw. Ingenieurin/Ingenieur dar. Bei diesen Zielgruppen ist bzw. sind aufgrund der unterschiedlichen beruflichen Ziele das Anspruchsniveau und damit verbunden die Anteile der mathematischen Begründungen unterschiedlich. Überdies sind nicht alle Inhalte aus dem Bereich der elektrotechnischen Grundlagen für diese beiden Zielgruppen relevant.
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Bei der didaktischen Ebene befindet sich die kFdE zunächst in einem Spannungsfeld zwischen Allgemeinen Didaktik und Fachwissenschaft26 (vgl. Abbildung 6). Aufgrund der Tatsache, dass sie insbesondere die Grundlagen der Elektrotechnik im Fokus hat, kann sie als Teildisziplin der Fachdidaktik der Elektrotechnik angesehen werden. Überdies spielen die einzelnen Aspekte aus dem Bereich der Grundlagen der Informatik eine wichtige Rolle, sodass eine ähnliche, jedoch weniger stark ausgeprägte Beziehung zur Fachdidaktik der Informatik besteht. Die Tatsache, dass die Zielgruppe (Subjektschicht) zum einen der berufsbildenden und zum anderen der akademischen Ausbildung zugeordnet wird, wird die kFdE durch die Berufsfelddidaktik und die Hochschuldidaktik beeinflusst. Die Technikdidaktik agiert dabei als eine Vermittlungsinstanz zwischen der Fachdidaktik und der Allgemeinen Didaktik.
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Allgemeine Didaktik
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Hochschuldidaktik
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der ET/Inf.
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Technikdidaktik
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Fachdidaktik der Elektrotechnik
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kFdE
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Fachdidaktik der Informatik
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Fachwissenschaft
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Berufsfelddidaktik
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Abbildung 6: Didaktische Verortung der konstruktivistischen Fachdidaktik der Elektrotechnik (kFdE)
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Schnittstellen zu weiteren
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Fachdidaktiken
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Insbesondere im Hinblick auf die Gestaltung, Durchführung und Evaluation von Unterricht weist die kFdE direkt bzw. indirekt (über die Fachdidaktik der Elektrotechnik) Schnittstellen zu den einzelnen Fachdidaktiken der Naturwissenschaften, der Metalltechnik und weiteren berufsbezogenen Fachdidaktiken auf. Dies ist zum einen auf den fließenden Übergang von den Fachdidaktiken zur Technikdidaktik (vgl. Kapitel 2.3.4) und zum anderen auf die ähnlichen Problemlö-
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26 Auf die Definition der „Fachwissenschaft“ als Bezugsdisziplin wird im Anschluss an diese Erörterung eingegangen.
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2.5 positionierung 33
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sestrategien in den einzelnen Disziplinen zurückzuführen. Diese gelten nicht für eine Disziplin, sondern für einen wissenschaftlichen Bereich (z. B. Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften etc.).
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Im Hinblick auf die Fachwissenschaften als Bezugsdisziplinen stellt vorwiegend die Elektrotechnik und teilweise die (Technische) Informatik die bedeutsamsten wissenschaftlichen Disziplinen für die kFdE dar. Über diese beiden Disziplinen haben insbesondere Mathematik und Physik eine große Bedeutung für die kFdE. Während die bereits genannten Bezugsdisziplinen bzgl. der Inhalte und des methodisch-wissenschaftlichen Vorgehens relevant sind, haben die folgenden Bezugswissenschaften bzgl. der Inhalte eine untergeordnete Bedeutung, sodass im Folgenden von Bezugswissenschaften im engeren und im weiteren Sinne gesprochen wird. Der konstruktivistische Ansatz dieser Fachdidaktik impliziert Systemtheorie, Neurobiologie, (Entwicklungs-)Psychologie etc. als Bezugsdisziplinen i. w. S. Über den „Umweg“ der Allgemeinen Didaktik kommen weitere relevante Bezugsdisziplinen i. w. S. hinzu, wobei an dieser Stelle die Erziehungswissenschaft und Soziologie genannt werden können.
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Nach einer Positionierung der kFdE muss an dieser Stelle die Nennung der vorliegenden Didaktik erläutert werden, da aufgrund der Darstellung von speziellen Didaktiken ggf. andere Bezeichnungen als „Fachdidaktik“ als angebracht angesehen werden können. Dabei muss die Aussage von Tenberg zu seiner Didaktik betont werden, dass die Grenzen zwischen den einzelnen Didaktiken eine Unschärfe aufweisen (vgl. [Ten11], S. 43). Die Abgrenzung der kFdE von der Technikdidaktik (vgl. Kapitel 2.3.4) ist aufgrund der Fokussierung auf die Elektrotechnik als Hauptbezugsdisziplin sofort ersichtlich, sodass diese als erste Bezeichnung keine Option darstellt. Eine ähnliche Argumentation spricht gegen die Bezeichnung Berufsfelddidaktik (vgl. Kapitel 2.3.3), da hier ausdrücklich nicht das Berufsfeld „Elektrotechnik“ im Fokus steht. Dies ist bereits aufgrund der Zielgruppe (Subjektsicht) nicht sinnvoll, da akademische Ausbildung außerhalb der Berufsfelddiskussion liegt. Überdies ist die Betonung der curriculumtheoretischen Überlegungen und eine Abschwächung der Bedeutung von unterrichtstheoretischen Aspekten (vgl. [Sch06], S. 17) nicht im Sinne der kFdE. Schließlich handelt es sich bei der kFdE um keine Bereichsdidaktik (vgl. Kapitel 2.3.1), wobei die Begründung (wie bei der Technikdidaktik) über die einzelne Hauptbezugsdisziplin erfolgen kann. Eine solche Bindung ist sowohl für die fachdidaktische Forschung und Entwicklung als auch für die fachdidaktische Lehre unabdingbar. Die Konferenz der Vorsitzenden Fachdidaktischer Fachgesellschaften weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass eine fachübergreifende Bildung, welche insbesondere aus der konstruktivistischen Sicht (vgl. Kapitel 5.1) als sinnvoll erachtet wird, nicht eine Bereichsdidaktik, sondern einzelne Fachdidaktiken benötigt. Diese kombinieren ihre Ansätze und betonen durch ihre Viel-
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Ebene der Bezugswissenschaft
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Begründung von „Fachdidaktik“
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34 einordnung
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Eigenverständnis
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Hauptaufgaben der
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kFdE
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falt den interdisziplinären Charakter (vgl. [Bay98], S. 27f.). Ein solches Verständnis der Fachdidaktik liegt ebenfalls der kFdE zugrunde.
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Ausgehend von der Positionierung und der wissenschaftlichen Zuordnung der kFdE wird deutlich, dass diese Fachdidaktik im Rahmen dieser Habilitationsschrift i. w. S. (vgl. Seite 22) verstanden wird. Sie sieht sich als selbstständige Disziplin, welche durch die bildungsbiographischen Hintergründe des Autors eine stärkere Anbindung an die Fachwissenschaft als an die Allgemeine Didaktik aufweist, wobei die Interdependenz dieser beiden Disziplinen nicht vernachlässigt wird. Diese stärkere Anbindung wird lediglich in der Sichtweise des Autors deutlich, welche stärker durch die ingenieurwissenschaftliche „Denk- und Vorgehensweise“ geprägt ist. Diese Denkweise setzt sich bei dem Verständnis der Technik fort, welches die Technik als eine gesellschaftliche Institution (vgl. Kapitel 2.3.4, dritte Form) ansieht. Dies bedeutet, dass im Verständnis der kFdE die Technik die Lern-Lehr-Prozesse beeinflusst und gleichzeitig von ihnen (und ihren Ergebnissen) beeinflusst wird. Dies gilt gleichermaßen für die curriculare Funktion der Fachdidaktik.
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Durch die Positionierung der kFdE werden bereits einige Aufgaben impliziert, welche als Zielsetzung für diese Fachdidaktik in Anlehnung an die Aufgaben formuliert werden, welche in Kapitel 2.4 definiert werden. Im Folgenden seien die Hauptaufgaben dieser Fachdidaktik zusammengefasst:
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• Definition von bildungstheoretischen Prinzipien für die (nicht-) akademische, elektrotechnische Ausbildung (vgl. Kapitel 10.3), welche die übergeordnete Zielsetzung der jeweiligen Ausbildung darstellen
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• Begründete Auswahl an Kompetenzen und Inhalten mit dem Fokus auf die Grundlagen der Elektrotechnik und der (Technischen) Informatik, wobei der Schwerpunkt stets in der elektrotechnischen Verwendung liegt (vgl. Kapitel 12)
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• Entwicklung eines Modells für die Planung, Durchführung und Evaluation von Lern-Lehr-Prozessen, welches in den berufsschulischen Unterricht bzw. die hochschulischen Lehrveranstaltungen (vgl. Teil III) eingebettet wird
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• Generierung von Impulsen für die Berücksichtigung der technischen Entwicklungen bei allen fachdidaktischen Aktivitäten. Hierbei wird neben dem Wandel in den Qualifikations- und Kompetenzanforderungen an die zukünftigen Facharbeiterinnen, Facharbeiter, Ingenieurinnen und Ingenieure (vgl. Kapitel 11) auch der Wandel in den Lerninhalten (vgl. Kapitel 12) und Lernmedien etc. (vgl. Kapitel 13) berücksichtigt.
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ELEKTROTECHNISCHE VORBETRACHTUNG
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3
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In diesem Kapitel werden die einzelnen Aspekte der Elektrotechnik als die fachwissenschaftlichen Grundlagen der kFdE (vgl. Abbildung 7) betrachtet, welche „die Gesamtheit der technischen Anwendungen, in denen die Wirkungen des elektrischen Stroms und die Eigenschaften elektrischer und magnetischer Felder ausgenutzt werden“ ([HS07], S. V1), umfassen. Dabei wird zunächst die Geschichte der Elektrotechnik anhand einzelner Meilensteine skizziert, um dann über die Geschichte des Transistors auf die Entwicklung der für diese Habilitationsschrift wichtigen Embedded Systems einzugehen. In diesem Kontext wird die sogenannte Maker-Bewegung mit ihren Ursprüngen dargestellt. Eine Gliederung der Elektrotechnik schließt dieses Kapitel ab.
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Einführung in das Kapitel
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17. Weiterfu¨hrende Forschungsfragen 16. Zusammenfassung des Konzeptes
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12. Kernkompetenzen und
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-inhalte
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13. Planung 14. Durchf¨uhrung
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15. Evaluation
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11. Rahmenbedingungen
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10. Grundkonzept
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9. Handlungsorientierter Unterricht
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5. Lernpsychologische
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Grundlagen
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6. Didaktische Modelle
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8. Berufliche Handlungskompetenz
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7. Berufliche Bildung
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4. Begriffliche Grundstruktur
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I. Einfu¨hrung
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3. Elektrotechnische Vorbetrachtung 2. Einordnung 1. Einleitung
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II. Grundlagen
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III. kFdE
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IV. Zusammenfu¨hrung
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Abbildung 7: Aufbau der Habilitationsschrift – Elektrotechnische Vorbetrachtung
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35
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36 elektrotechnische vorbetrachtung
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3.1 geschichtliche annäherung
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Meilensteine der Elektrotechnik
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Schiffmann und Schmitz nennen die Beobachtung der Anziehungskraft eines mit Seidentuch geriebenen Bernsteins im 6 Jhd. v. Chr. als ersten Meilenstein bei der Entwicklung der modernen Elektrotechnik (vgl. [SS94], S. 1). Auch wenn vorher bereits andere Beobachtungen durch Menschen gemacht wurden, ist Bernstein der Namensgeber dieses wissenschaftlichen Gebietes1 und eröffnet eine Ära, in welcher beinahe alle Bereiche des Lebens durch die Elektrotechnik beeinflusst werden. In Anlehnung an diese beiden Autoren seien an dieser Stelle einzelne weitere Meilensteine skizziert (vgl. [SS94], S. 1f.):
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• Beschreibung der gegenseitigen Wirkung von zwei Punktladun-
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gen durch das Coulomb’sche Gesetz (18. Jhd.; vgl. bspw. [HG98],
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S. 77f.):
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F
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=
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1 4π
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0
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Q1Q2 r2
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eQ1
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Q2
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• Wandlung der chemischen in die elektrische Energie durch ein galvanisches Element (18. Jhd.; vgl. bspw. [Har17], S. 234f.) als Spannungsquelle.
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• Verschaltung von mehreren galvanischen Elementen zu einer Voltaischen Säule (19. Jhd.; vgl. bspw. [Kuh16], S. 301ff.), welche eine Reihenschaltung von Spannungsquellen darstellt.
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• Entdeckung der elektromagnetischen Wirkung von einem stromdurchflossenen Leiter (19. Jhd.; vgl. bspw. [HG98], S. 161ff.)
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B
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=
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µ0I 2πr
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eϕ
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• Entdeckung der Kraftwirkung, welche zwei stromdurchflosse-
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ne Leiter aufeinander ausüben (19. Jhd.; vgl. bspw. [FLM02],
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S. 272ff.)
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F1,2
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=
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l µ0 2π
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I1I2 r
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e1,2
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• Beschreibung der elektromagnetischen Induktion (19. Jhd.; vgl. bspw. [Hen07], S. 47)
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dΦ U = dt mit Φ = BdA
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A
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• Formulierung des Ohm’schen Gesetzes (19. Jhd.; vgl. beispielsweise [WM17], S. 26) U = RI
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1 Elektron = Bernstein (griechisch); Technik = Kunst, Kunstfertigkeit (griechisch)
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3.1 geschichtliche annäherung 37
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• Formulierung der Kirchhoff’schen Regeln (19. Jhd.; vgl. bspw. [WM17], S. 29ff.)
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n
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αkIk = 0 mit αk ∈ {−1; 1}
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k=1
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n
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αkUk = 0 mit αk ∈ {−1; 1}
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k=1
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• Beschreibung der elektromagnetischen Erscheinungen durch die Maxwell’schen Gleichungen (19. Jhd.; vgl. bspw. [Hen07], S. 49f.)
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– 1. Maxwell’sche Gleichung (Durchflutungssatz):
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∂
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rot B = µ0
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J+ ∂t
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ε0E
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– 2. Maxwell’sche Gleichung (Induktionsgesetz): ∂B
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rot E = − ∂t
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– 3. Maxwell’sche Gleichung:
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div ε0E = ρ
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– 4. Maxwell’sche Gleichung: div B = 0
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Ausgehend von den grundlegenden Meilensteinen lässt sich die Geschichte der Elektrotechnik auf verschiedenen Wegen fortsetzen, wobei hier der Schwerpunkt der Betrachtung bzw. der im Vordergrund stehende Bereich der Elektrotechnik (vgl. Kapitel 3.3) entscheidend ist. So ist es beispielsweise denkbar, die Meilensteine der Energietechnik wie Hübschmann (vgl. [Hüb82], S. 38ff.) oder der Nachrichtentechnik wie Wessel und Künzel (vgl. [Wes98], S. 15ff. und [Kün98], S. 25ff.) zu skizzieren. Da im Rahmen der kFdE Embedded Systems (vgl. Kapitel 3.2) eine wichtige Rolle einnehmen, sei im Folgenden die Annäherung über die Geschichte der Transistoren und der Mikrocontroller/Mikroprozessoren anhand einzelner ausgewählter Meilensteine betrachtet. Bei dem Transistor selbst handelt es sich nicht um das erste aktive Bauelement, sondern um einen würdigen Nachfolger der Elektronenröhre, welche 1906 durch von Lieben erfunden und zum Patent angemeldet wurde (vgl. [Ruk28], S. 114). Der Transistor wurde nach Vollmer nicht erfunden, sondern stellt ein
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Entwicklung des Transistors
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38 elektrotechnische vorbetrachtung
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Name „Transistor“ Beginn der IC-Ära
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Ergebnis (vgl. Abbildung 8)2 einer zielgerichteten (und gut finanzierten3) Entwicklung an den Bell Labs4 durch die drei Nobelpreisträger5 Barden, Brattain und Shockley im Jahr 1947 dar. Es ist zudem nachgewiesen, dass der Transistor fast parallel zu der Entwicklung in den USA in Deutschland durch die Wissenschaftler Mataré und Welker entwickelt wurde. Die treibende Idee hinter der Entwicklung des Transistors war es, einen Ersatz für die Relais in den Telefon-Vermittlungsstellen zu schaffen, welcher nicht so hohe Verlustleistung und Wärme wie die Elektronenröhre erzeugt (vgl. [Vol09], S. 1f.). Den nächsten Schritt der Entwicklung stellt der Übergang von einem Punktkontakt-Transistor, bei welchem die Sperrschicht an der Oberfläche des Halbleiters verwendet wird, zu einem Flächentransistor dar. Hierbei wird die Sperrschicht genutzt, welche innerhalb des Halbleiters gebildet wird. Der Flächentransistor wurde von Shockley im Jahr 1949 beschrieben und erst zwei Jahre später gefertigt (vgl. [Vol09], S. 3). Bereits 1952 wurde die erste Vermittlungsstelle ohne Operator in Betrieb genommen, in welcher Transistoren zum Einsatz kamen. In Europa war das Unternehmen „Philips“ zunächst 1950 mit Germanium-Dioden und zwei Jahre später mit dem Germanium-Transistor der Vorreiter der Technik, sodass 1954 das erste kommerziell verbreitete Transistor-Radio hergestellt wurde.
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Der ursprüngliche Name des Transistors lautete Halbleiter-Triode (engl. Semiconductor Triode) und ist gemäß der Benennung der Elektronenröhren entstanden, da der Transistor drei Elektroden aufweist. Der Name „Transistor“ entstand im Team von Barden und Brattain aus der Haupteigenschaft der Elektronenröhre. Diese beschreibt das Verhältnis von der Ausgangsstromstärke und der Eingangsspannung und wird als Steilheit bzw. Transkonduktanz (engl. Transconductance) bezeichnet. Aus diesem Begriff und dessen dualen Äquivalenz „Transresistance“, welche das Verhältnis von Eingangsspannung zur Ausgangsstromstärke definiert, entstand die Grundlage für die Namensgebung des Transistors. Der Name selbst stellt eine Verkürzung dieses Begriffes dar. Eine zweite Version der Namensentstehung stammte von Brown, welcher der damalige Vizepräsident der Bell Labs war. Nach seiner Darstellung ist der Transistor ein Kunstwort aus den Begriffen „Transfer“ (Übertragung) und „Resistor“ (Widerstand) (vgl. [Vol97], S. 27).
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Das Schlüsselereignis, welches die Miniaturisierung von Elektronik maßgeblich beeinflusst hat, war der erfolgreiche Start der russi-
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2 Das Foto wird freundlicherweise von Stahlkocher (Benutzername bei wikipedia.de) der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt und steht unter „Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license“).
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3 Vollmer spricht in diesem Zusammenhang von der industrialisierten Wissenschaftsdisziplin „Systems Engineering“ (vgl. [Vol09], S. 1)
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4 Bell Telephone Laboratories in Murray Hill (New Jersey, USA) 5 Der Nobelpreis wurde im Jahr 1956 für die Untersuchung der Halbleiter und die
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Entdeckung des Transistoreffekts verliehen.
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3.1 geschichtliche annäherung 39
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Abbildung 8: Nachbau des Transistors von Barden, Brattain und Shockley (Quelle: [Sta18], o. S.)
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schen Satelliten „Sputnik“. Als Reaktion auf den ausgelösten „Sputnik-Schock“ investierte insbesondere die amerikanische Regierung in die Miniaturisierung durch entsprechende Programme. Nachdem es dem Unternehmen „Siemens“ im Jahr 1953 gelungen ist, reines einkristallines Silizium herzustellen (vgl. [KH15], S. 1), entwickelte Texas Instruments 1958 die erste integrierte Schaltung (integrated circuit, IC), welche aus einem Transistor, 3 Widerständen und einer Kapazität (vgl. Abbildung 9)6 bestand. Die integrierte Schaltung befand sich auf einem Germanium-Substrat und war der Beginn einer neuen Ära im Bereich der Elektrotechnik.
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Bereits im Jahr 1965 hat Moore das berühmte „Moore’sche Gesetz“ veröffentlicht, nach welchem sich die Anzahl der Transistoren auf einem Chip jedes Jahr verdoppelt. Später musste diese Wachstumsrate auf die Verdopplung der Anzahl von Transistoren innerhalb von 18 Monaten reduziert werden (vgl. [Vol97], S. 31). Seit den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts haben die Halbleiterhersteller Vorgaben (Roadmaps) für die Entwicklung ihrer integrierten Schaltungen definiert, welche die Verdopplung der Transistoren alle zwei Jahre beinhalten. Damit wurde die zum zweiten Mal korrigierte Vor-
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6 Das Foto wird freundlicherweise von Texas Instruments für wissenschaftliche Veröffentlichungen zur Verfügung gestellt.
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Moore’sches Gesetz
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40 elektrotechnische vorbetrachtung
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Abbildung 9: Erste integrierte Schaltung von Texas Instruments (Quelle: [TI18], o. S.)
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Meilensteine der Entwicklung von
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digitalen Schaltungen
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hersage von Moore zu einer unternehmerischen Strategie. Aufgrund von physikalischen Einschränkungen wird davon ausgegangen, dass in den 2020er Jahren eine weitere (starke) Korrektur notwendig sein wird (vgl. [Wal16], S. 145). Trotzdem scheint es, dass das Moore’sche Gesetz aus der Verbraucherperspektive auch länger als bis in die 2020er Jahre gelten wird, da eine Verdopplung des Nutzwerts (user value)7 der einzelnen elektrotechnischen Geräte wahrscheinlich ist (vgl. [Wal16], S. 147). Die aktuellen Anwendungen, welche die Entwicklungen in diesem Bereich durch immer neue Anforderungen begünstigen, sind Big-Data-Anwendungen mit dem Bedarf an hochperformanten Computern, mobile Anwendungen sowie intelligente Sensoren für Internet-of-Things-Anwendungen (vgl. [Int16], S. 1).
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Auch wenn die erste integrierte Schaltung analog8 war, so sind die digitalen Schaltungen die technologischen Treiber. Der erste Mikroprozessor auf einem Chip wurde von dem Unternehmen „Intel Corporation“ 1971 gefertigt (vgl. Abbildung 109; [KH15], S. 1). Dabei handelt es sich um einen 4-Bit-Mikroprozessor, welcher aus ca. 2300 Transistoren bestand und auf einer Fläche von 3 mm × 4 mm gefertigt wurde (vgl. [FHMS96], S. 15). Der erste 8-Bit-Mikroprozes-
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7 Auch wenn Waldrop den „Nutzwert“ eines Gerätes nicht explizit definiert, so sind hierbei die Funktionalität und der Mehrwert dieser Funktionalität für das tägliche Leben subsumiert.
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8 Die aktuellen analogen integrierten Schaltungen sind deutlich weniger komplex als die digitalen Bausteine. Dies liegt insbesondere an der Tatsache, dass sich der Entwurf analoger integrierter Schaltungen schlechter automatisieren lässt und viele ihrer Bestandteile (inkl. Verbindungsleitungen innerhalb der Chips) manuell entworfen werden (vgl. [Jam11], S. 6f.).
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9 Das Foto wird freundlicherweise von Thomas Nguyen unter „Attribution-ShareAlike 4.0 International“-Lizenz der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt und zeigt den C4004 in einem Keramikgehäuse.
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3.1 geschichtliche annäherung 41
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sor wurde 1972 dem Markt zur Verfügung gestellt und basierte auf ca. 3500 Transistoren (vgl. [BFW97], S. 30). Im gleichen Jahr brachte „Texas Instruments“ den ersten 4-Bit-Mikrocontroller10 TMS1000 heraus, welcher über 1 KB ROM und 32 Byte RAM verfügte. 1974 kam der 8080 heraus, welcher aus ca. 6000 Transistoren bestand und in Form eines Bausatzes zu einem „PC“ zusammengebaut werden konnte. Während der 8080 drei Versorgungsspannungen (12 V; ±5 V) benötigte, wurde der 8-Bit-Mikroprozessor 6800 von Motorola mit einer Spannung betrieben und auch in angepassten Versionen für unterschiedliche Anwendungen und Kunden (z. B. General Motors) vertrieben. Die aktuellen (Mikro-)Prozessoren beinhalten mehrere Billionen von Transistoren und werden auf Chips mit einer Fläche von bis zu 600 mm2 gefertigt. Bei den Mikrocontrollern fallen diese Zahlen moderater aus und befinden sich in einer Größenordnung von 100.000 Transistoren und einer Fläche von einigen mm2. Auch wenn sie lediglich mit 8 Bit arbeiten und mit einigen MHz getaktet werden, bieten sie im Gegensatz zu den Prozessoren eine große Anzahl an Peripherie (Timer, A/D-Wandler, PWM-Ausgänge, SPI-Bus-Interface, Watchdog-Timer etc.) sowie geringe Leistungsaufnahme im mW-Bereich (vgl. [Atm11], S. 1f.). Die Anpassbarkeit der Mikroprozessoren und Mikrocomputer wird insbesondere durch das Konzept von dem Unternehmen ARM Ltd. deutlich. Das Unternehmen stellt keine eigenen integrierten Schaltungen her, sondern verkauft Lizenzen, welche den Halbleiterherstellern die Fertigung von bereits entworfenen und auf Wünsche des Kunden anpassbaren Chipentwürfe ermöglicht (vgl. [Smi08], S. 15).
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Abbildung 10: C4004 von Intel (Quelle: [Ngu18], o. S.)
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Aufgrund der geringeren Komplexität des Entwurfs11 stellt die Entwicklung der Speicher-Chips eine noch stärkere Entwicklung dar. Diese Entwicklung wird anhand der Entwicklung der Preise deutlich. Dabei kostete 1973 ein MB-DRAM ca. 75.000 e und ca. 10 Jahre spä-
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10 Bei einem Mikrocontroller handelt es sich um einen Mikroprozessor mit integriertem Speicher und Peripheriemodulen (z. B. A/D-Wandler etc.).
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11 Aufgrund der Tatsache, dass Speicher-Chips aus vielen, gleichen Strukturen (Speicherzellen) bestehen, ist der Entwurf solcher Chips deutlich einfacher.
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Entwicklung der Speicher-Chips
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42 elektrotechnische vorbetrachtung
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ter lediglich 120 e. Im Jahr 2017 werden für die gleiche Speichermenge ca. 0,15 Cent veranschlagt. Hierbei sinken nicht nur die Preise für die Speicherchips, sondern es verbessern sich gleichzeitig deren Eigenschaften, sodass die Speicher-Chips, wie auch andere digitale integrierte Schaltungen, immer schneller und leistungsärmer schalten (vgl. [KH15], S. 2). Diese Entwicklung führte zur Etablierung von sogenannten Embedded Systems, welche im folgenden Kapitel vorgestellt werden.
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3.2 embedded systems
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Definition
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Ein Embedded System besteht wie jedes andere technische System aus Sensoren, der Signalverarbeitung und Aktoren (vgl. Abbildung 11), sodass es in der Lage ist, die Umwelt mit den Sensoren zu erfassen und mit den Aktoren zu beeinflussen. Scholz verfeinert die Definition des Embedded Systems, indem er die Signalverarbeitung in die Kontrolleinheit und Benutzerschnittstelle unterteilt (vgl. [Sch05b], S. V). Die Kontrolleinheit besteht meistens aus einem oder mehreren (Mikro-)Prozessor(en) bzw. Mikrocontroller(n), sodass die Funktionalität oft ausschließlich in der Software realisiert ist. Insbesondere wenn spezielle Anforderungen an das System gestellt werden (z. B. hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, niedrige Leistungsaufnahme), wird die Kontrolleinheit vollständig oder im Bereich der kritischen Komponenten teilweise in der Hardware realisiert. Das Embedded System selbst ist in eine komplexe Umgebung eingebettet, wobei es sich bei dem gesamten System um einen PKW, ein intelligentes Haus oder eine Kaffeemaschine handeln kann. Aufgrund der Integration der Embedded Systems sind sie für den Benutzer oft nicht präsent.
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Umgebung
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Benutzerschnittstelle
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Kontrolleinheit
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Benutzer Benutzer
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Sensoren
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Signalverarbeitung
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Aktoren Technisches System
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Klassifikation
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Abbildung 11: Komponenten eines Embedded Systems (in Anlehnung an [Sch05b], S. V)
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Die technischen Systeme lassen sich in transformationale, interak-
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3.2 embedded systems 43
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tive und reaktive Systeme unterscheiden, wobei hier die Art der Erzeugung von Ausgaben als Klassifizierungsmerkmal dient. Während die transformationalen Systeme Ausgaben erst nach dem Beenden der Berechnungen und aufgrund der zum Beginn der Berechnung vorliegenden Eingaben erzeugen, interagieren die interaktiven Systeme ständig mit der Umgebung und dem Benutzer. Falls die Ausgaben des Systems lediglich auf Anforderung erfolgen, wird ein solches System als reaktiv bezeichnet (vgl. [Sch05b], S. 3). Da die Information der Umgebung bei interaktiven Systemen durch das System selbst initiiert wird, gelten solche Systeme meistens als nichtdeterministisch12, wohingegen reaktive Systeme deterministisch arbeiten. Da die Embedded Systems durch ihre Einbettung in ein anderes System durch dieses System und die Umgebung gesteuert und kontrolliert werden, sind sie meistens reaktiv und damit deterministisch (vgl. [Sch05b], S. 3), wobei diese Eigenschaft sie für den Einsatz in der Lehre eignet. Dadurch ist es dem Lernenden möglich, die Reaktion eines solchen Systems nachzuvollziehen. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Daten- und Verarbeitungsart, sodass sowohl zwischen wertekontinuierlichen (analogen) und wertediskreten (digitalen) Systemen als auch zwischen zeitkontinuierlichen und zeitdiskreten Systemen unterschieden werden kann (vgl. [Sch05b], S. 9). Aufgrund der Tatsache, dass die im Rahmen dieser Habilitationsschrift verwendeten Embedded Systems meistens auf Mikrocontrollern und Mikroprozessoren basieren, welche um entsprechende Peripheriemodule erweitert werden, verarbeiten sie sowohl analoge13 als auch digitale Signale. Ansatzbedingt arbeiten die Embedded Systems zeitdiskret, auch wenn dies im Rahmen der Lern-Lehr-Prozesse aufgrund der hohen Taktraten als zeitkontinuierlich betrachtet wird. Aus diesem Grund können die verwendeten Embedded Systems als hybrid angesehen werden. Die letzte relevante Eigenschaft zur Klassifikation stellt die Kopplung der Komponenten des Systems dar, sodass hier der Begriff der verteilten Systeme eine Rolle spielt, bei dem die Komponenten vernetzt sind. Im Gegensatz dazu sind die einzelnen Komponenten eines monolithischen Systems direkt auf einem Chip, einer Leiterplatte oder in einem Gehäuse untergebracht. Der Ansatz der verteilten Systeme eignet sich sehr gut für die Gestaltung der Lern-Lehr-Prozesse, da hier einzelne Lernende an Teilsystemen arbeiten können und mit einer reduzierten Komplexität konfrontiert werden.
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Der aktuelle (kommerzielle) Erfolg von Embedded Systems basiert auf der Durchdringung von immer mehr Lebensbereichen durch die Elektronik und stellt einerseits die Fortsetzung und andererseits eine Parallelentwicklung der in Kapitel 3.1 skizzierten Erfolgsgeschichte
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12 Die Reaktion des Systems hängt nicht ausschließlich von der Eingabe und der Eingabereihenfolge ab.
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13 Selbstverständlich findet in den meisten Fällen eine Wandlung der analogen in digitale Signale statt, welche jedoch aufgrund der hohen Auflösungen der A/D-Wandler für die Lehrzwecke eine untergeordnete Rolle spielt.
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Meilensteine der Entwicklung von Embedded Systems
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44 elektrotechnische vorbetrachtung
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Anfänge des Radiobasteln
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Verbreitung und Neuausrichtung vom Radiobasteln
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der Transistoren und Mikrocontroller dar. Eins von den ersten Embedded Systems war der in den Apollo-Raumflügen der 1960er Jahre eingesetzte „Apollo Guidance Computer“, welcher in die Steuer- und Landungsmodule der Apollo-Raumfahrzeuge eingebunden war. Mit einem Gewicht von ca. 40 kg und einer Leistungsaufnahme von 85 W entsprach er selbstverständlich nicht den heutigen Anforderungen an ein Embedded System (vgl. [Hal72], S. 2 und 6). Deutlich kleinere Abmessungen wies die erste elektronische Benzineinspritzsteuerung auf, welche ab 1967 in den VW 1600 eingebaut wurde (vgl. [Sch69], S. 3). Bereits in den 1980er Jahren waren die Embedded Systems in elektronische Geräte wie z. B. Drucker integriert. Das erste Handy (Motorola DynaTAC) kam 1983 und das erste Smartphone (IBM Simon) 1994 auf den Markt. Einen Durchbruch erlangte das Smartphone jedoch insbesondere durch die Veröffentlichung des ersten iPhones von Apple im Jahr 2007 (vgl. [Böh13a], S. 2f.). Auch wenn der Fortschritt und die steigende Bedeutung von Embedded Systems bei den Kommunikationsmitteln besonders sichtbar wird, gibt es auch andere Bereiche, welche durch Embedded Systems erweitert oder gar neu geschaffen werden. So befinden sich in einem modernen Fahrzeug 100 und mehr Mikrocontroller, welche das Fahren effizienter, sicherer oder komfortabler machen. Dies gilt auch für Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Kaffeemaschinen o. Ä. Der Einzug der Embedded Systems in den Bereich von Freizeitsport ist erst durch die enorme Miniaturisierung und Optimierung der Systeme möglich, sodass neben dem Heimtrainer u. Ä. Fitness Tracker die sportlichen Aktivitäten der Menschen überwachen und auswerten (vgl. [Win17], S. 181).
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Nicht nur die „Anwenderseite“ hat die Embedded Systems verändert. Die Beschäftigung mit (Elektro-)Technik als eine Freizeitaktivität kann bereits in den 1920er Jahren beobachtet werden, wobei hier insbesondere die Fokussierung auf Rundfunkempfängerbau dominierte. Auch wenn das Basteln zum Teil wirtschaftliche Gründe hatte, da entsprechende Radioempfänger entweder zu teuer oder nicht erhältlich waren, stand der Spaß an der Tätigkeit und der (Elektro-)Technik im Vordergrund (vgl. [Kir06], S. 26). Im Jahr 1926 wurde das Radiobasteln wie folgt beschrieben:
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„Die Radiobastelei erschließt auch dem reifen Manne die Wonne seiner Jugend. Und gleichzeitig reift es den Jüngling zum Erkenner des gewaltigen Weltgeheimnisses. Wir basteln kein bloßes Spielzeug zusammen, sondern ein Wunderwerk, das Wunder tut“ ([HS26] nach [Kir06], S. 26).
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Die Ausmaße der Verbreitung dieser Freizeitaktivität kann durch Zahlen von Rundfunkanmeldungen im Jahr 1925 verdeutlicht werden, bei denen 60 % der Geräte durch Basteltätigkeit (oder von Schwarzbauunternehmen) hergestellt wurden. Diese Verbreitung wurde im Nationalsozialismus gedämpft, da zum einen durch die subventionierten Rundfunkgeräte der Eigenbau unwirtschaftlich wurde und zum
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3.2 embedded systems 45
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anderen ab 1939 technische Geräte reglementiert wurden, sodass die Beschaffung von Bauteilen erschwert war (vgl. [Kir06], S. 27f.). Ein wichtiger Meilenstein bei der Wiederentdeckung des Rundfunkbastelns stellte der Baukasten „Heinzelmann“ von Grundig dar, mit welchem in Deutschland ein Rundfunkgerät (als Bausatz) hergestellt und vertrieben werden durfte (vgl. [Kir06], S. 31f.). Im Zusammenhang mit diesem Bausatz kam es zu Diskussionen in der Fachpresse, ob Basteln das reine Nachbauen von Schaltungen mithilfe von „Kochbuchanleitungen“ sein dürfte, oder eher technisch fundiert mit der Zielsetzung des Erkenntnisgewinns erfolgen solle (vgl. [Kir06], S. 34). Nachdem sich in den 1950er und 1960er Jahren das Basteln stärker auf die Reparatur von Geräten konzentrierte, verschob sich der Fokus vom Radio auf allgemeine Elektronikschaltungen (vgl. [Kir06], S. 38ff.). Kirpal nennt als eine weitere Änderung der Schwerpunkte die Verlagerung dieser vom Hardware- zum Softwarebereich in dem jeweiligen Jahrzehnt vor und nach der Jahrtausendwende (vgl. [Kir06], S. 42), wobei dies sicherlich mit der bereits erwähnten Entwicklung von Embedded Systems zusammenhängt.
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Mit der Veränderung vom Fokus des Radiobastelns der 1960er Jahre bildete sich die Maker-Bewegung heraus, deren Anhängerinnen und Anhänger durch das Verfolgen einzelner „Selbstbau-Projekte“ gekennzeichnet sind. Die Maker-Bewegung kann dabei als eine soziale Bewegung angesehen werden, da sie ein „auf gewisse Dauer gestelltes und durch kollektive Identität abgestütztes Handlungssystem mobilisierter Netzwerke von Gruppen und Organisationen [darstellt], welche sozialen Wandel [...] herbeiführen, verhindern oder rückgängig machen wollen“ (vgl. [Ruc94], S. 77). Die Betrachtung der Maker-Bewegung als eine soziale Bewegung wird zudem durch die drei Elemente bekräftigt, welche nach Rucht den sozialen Bewegungen gemeinsam sind (vgl. [Ruc94], S. 117f.):
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• Das Ziel einer sozialen Bewegung „ist [..] eine Gesellschaft im Ganzen oder doch in einigen wesentlichen Grundmerkmalen zu verändern oder solchen Veränderungen entgegenzuwirken“ ([Ruc94], S. 117). Dies wird durch ein Prinzip der Maker deutlich, nach dem der Open-Source-Gedanke zentral ist und den Austausch, die Unterstützung und die kostenlose Verbreitung von technologischem Wissen begünstigt (vgl. [Bur17], o. S.). Die zentrale Vision fasst Gershenfeld zusammen, welcher das erste FabLab (Fabrication Laboratory) gegründet hat (vgl. unten), in Form der Frage „Wie wollen wir leben, lernen, arbeiten und spielen, wenn jeder alles überall machen kann?“ (eigene Übersetzung14 von [Ger12], S. 57)
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Maker-Bewegung als soziale Bewegung
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14 „How will we live, learn, work, and play when anyone can make anything, anywhere? ([Ger12], S. 57)
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46 elektrotechnische vorbetrachtung
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FabLabs Arduino
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• Die Basis der Organisationsform einer sozialen Bewegung stellt ein netzwerkförmiges Grundgerüst dar, welches insbesondere auf dem „Wir-Gefühl“ basiert. Dies ist insbesondere in zahlreichen Internetforen deutlich, in denen einzelne Maker sich gegenseitig unterstützen und gemeinsame Ziele und Ideen verfolgen.
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• Schließlich sind aktivistische Elemente das letzte Merkmal einer sozialen Bewegung. Diese wirkt beispielsweise bei den Makern in Form der Veröffentlichung von Informationen (z. B. Schaltbilder, Reparaturanleitungen) und gegenseitiger Unterstützung bei Reparaturen von Geräten in Repair-Cafes der zum Teil durch die Industrie beförderte „Wegwerf-Gesellschaft“ entgegen.
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Während das Radiobasteln oft im Rahmen von Amateurfunkclubs durchgeführt wurde (und wird), stehen im Zentrum der Maker-Bewegung FabLabs15, deren Ziel das Führen der Menschen vom Zuschauer zum Protagonisten der Technik ist (vgl. [KB14], S. 1). Dabei stellen die FabLabs jeder interessierten Person möglichst kostenlos Räumlichkeiten, Werkzeuge (z. B. 3D-Drucker, Laser Cutter etc.) und Materialien zur Verfügung. Abbildung 12 zeigt exemplarisch das FabLab aus St. Petersburg, in welchem internationale Maker an ihren Projekten arbeiten. Neben der Vielfalt der einzelnen Projekte, welche durch die Abbildung angedeutet werden, wird der offene Charakter der Arbeitsplätze und die Altersstruktur deutlich. Das erste FabLab wurde 2002 am Massachusetts Institute of Technology (MIT) gegründet und war die Fortsetzung von der Idee der Lehrveranstaltung „How To Make (Almost) Anything“, in welcher die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Studierenden bei der Entwicklung von unterschiedlichen Produkten gefördert werden sollte (vgl. [Ger12], S. 46f.). Im Jahr 2017 betrug die Zahl der weltweit vernetzten FabLabs 1186 (vgl. [Fab17], o. S.).
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Eine Verknüpfung der durch den Open-Source- und vor allem den Open-Hardware-Gedanken geprägten Maker-Bewegung mit der Entwicklung der Embedded Systems ist mit der Entwicklungsplattform Arduino gelungen, welche aus frei verfügbarer Software und frei nachbaubarer Hardware besteht. Das in Italien im Jahr 2005 begonnene Projekt hatte die schnelle Entwicklung von Prototypen, welche die physikalische und digitale Welt verbinden, als Ziel. Studierende (und Schülerinnen und Schüler) ohne Vorkenntnisse im Bereich der Elektrotechnik und des Programmierens standen als Zielgruppe im
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15 Neben FabLabs sind in der Maker-Szene insbesondere Makerspaces und Hackerspaces verbreitet, wobei Makerspaces oft als Oberbegriff für die beiden anderen Begriffe verwendet wird. Hackerspaces werden vor allem durch die Mitglieder gegründet, wohingegen die FabLabs oft durch die Initiative öffentlicher und kommerzieller Einrichtungen entstehen. Überdies fokussieren die Hackerspaces stärker die elektronische Hardware und Software, wohingegen FabLabs breiter ausgerichtet sind (vgl. [RF16], S. 52).
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3.2 embedded systems 47
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Abbildung 12: FabLab St. Petersburg
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Fokus. Die Entwickler von Arduino sehen sich als einen Beschleuniger der Maker-Bewegung (vgl. [BCM17], o. S.), wobei die einfache Handhabung der Plattform für die Bedeutung von Arduino und diese Sichtweise entscheidend ist. Dies liegt daran, dass der Zugriff auf I/O-Ports und weitere Peripherie des Mikrocontrollers durch die verfügbaren und gut dokumentierten Bibliotheken auch für den Anfänger keine Hürde darstellt. Zudem ermöglicht die Entwicklungsumgebung (Integrated Development Environment (IDE)) auch die Übertragung der Software auf das Board, wobei es unterschiedliche Arduino-Boards gibt. Auch wenn der Arduino Uno (vgl. Abbildung 13) am meisten in der Maker-Szene verbreitet ist, ist allen Boards die Tatsache gemeinsam, dass AVR-Mikrocontroller von Atmel verwendet werden. Des Weiteren ist neben dem jeweiligen Board meistens keine weitere Hardware notwendig, um die Boards an einen PC anzuschließen. Stückler fasst die Vorteile der Plattform mit „Wer anfängt, einen Arduino zu programmieren, kann sich dank der Entwicklungsumgebung sofort auf den Code konzentrieren und muss sich nicht mit Einstellungen und Konfigurationen aufhalten“ ([Stü16], o. S.) zusammen.
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Ein zweiter wichtiger Vertreter der Embedded Systems innerhalb der Maker-Bewegung ist der Einplatinencomputer Raspberry Pi, welcher ausgehend von der Idee des Heimcomputers BBC Micro als ein Lehrsystem entstanden ist. Die erste Umsetzung des Einplatinencomputers fand an der Universität Cambridge 2006 mit den Stu-
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Raspberry Pi
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48 elektrotechnische vorbetrachtung
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Abbildung 13: Arduino Uno
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dierenden als Zielgruppe statt, wobei die ersten Raspberry Pis am 29.02.2012 verkauft wurden. Die Begeisterung der Nutzer, welche trotz des Ansatzes nicht vorwiegend im Bildungs-, sondern eher im Maker-Bereich angesiedelt waren, zeigte sich deutlich daran, dass innerhalb des ersten Jahres über 800.000 Exemplare verkauft wurden (vgl. [Dem15], S. 2ff.). Als einen wichtigen Aspekt, welcher für den Erfolg verantwortlich ist, nennt Dembowski das Gesamtkonzept, „bei dem nicht der maximale Profit das Streben ist, sondern die Tatsache, dass hier maximale Leistung bei minimalem Preis mit dem Open-Source-Gedanken verbunden wird“ ([Dem15], S. 4). Im Gegensatz zum Arduino handelt es sich bei dem Raspberry Pi um einen vollständigen Computer, welcher meistens mit einem Linux-Betriebssystem betrieben wird. Neben einem Netzwerkanschluss können ein HDMI-Monitor, eine SD-Speicherkarte und verschiedene USB-Geräte (z. B. Tastatur, Maus, USB-Festplatte) angeschlossen werden. Um einen direkten Zugriff auf die Hardware zu bieten, verfügt der Einplatinencomputer Raspberry Pi über eine Reihe von GPIOs (General Purpose Input/Output) (vgl. [Dem15], S. 8 und 74ff.). Seit der Einführung des ersten Raspberry Pi (Modell A) sind bereits mehrere Erweiterungen erschienen, welche die Geschwindigkeit und die Anzahl der Anschlüsse verändert haben. Während im Jahr 2017 die Version Raspberry Pi 3 Modell B aktuell ist, zeigt Abbildung 14 die äußerlich beinahe identische Version 2 Modell B vom Raspberry Pi. Beide Versionen gehören zu den bisher erfolgreichsten Versionen von Raspberry Pi, da die Version 3 (Modell B) ein Drittel und die Version 2 (Modell B) ein Viertel der bis zum März 2017 insgesamt 12,5 Millionen verkauften Raspberry Pis darstellt (vgl. [yee17], o. S.). Die neuste Version (Version 4) von Rasperry Pi wurde in Juni 2019 veröffentlicht und bereits im Jahr 2020 im Hinblick auf die Speicherausstattung erweitert.
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3.2 embedded systems 49
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Abbildung 14: Raspberry Pi Modell 2B
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Der Erfolg der beiden Plattformen innerhalb der Maker-Bewegung wird durch die Vielfalt der verwendbaren Programmiersprachen begünstigt. Da für die Arduino-Plattform die Programmierung eines Mikrocontrollers im Vordergrund steht, wird hier die Programmiersprache C bzw. C++16 verwendet. Um den Einstieg zu erleichtern, besteht ein Arduino-Programm, welches als Sketch bezeichnet wird, im einfachsten Fall aus zwei Methoden: setup() und loop(). Während die setup()-Methode nach dem Reset des Mikrocontrollers und somit zum Programmstart ausgeführt wird, erfolgt automatisch der Aufruf der loop()-Methode. Einen gewissen Nachteil der Vereinfachung stellt die Tatsache dar, dass der Austausch von Daten zwischen den beiden Methoden über globale Variablen erfolgt. Insbesondere jüngere Programmiereinsteiger stehen im Fokus der visuellen Programmiersprache Scratch, welche in Form von S4A (Scratch for Arduino) für die Plattform Arduino portiert wurde. Hiermit ist Programmierung des Mikrocontrollers mit graphischen Blöcken möglich (vgl. [Cit17], o. S.).
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Aufgrund der Tatsache, dass in der Maker-Szene insbesondere die Raspberry-Pi-Systeme mit dem Betriebssystem Linux verwendet werden, besteht eine enorme Vielfalt von möglichen Programmiersprachen, welche genutzt werden können. Am meisten verbreitet ist die Programmiersprache Python, welche auch für den Namen17 der Plattform verantwortlich ist. Überdies reicht das Spektrum anwendungsabhängig von Benutzerschnittstellen wie Bash, über die Programmiersprache C und die Skriptsprachen PHP und Perl, bis hin zu objektorientierten Programmiersprachen wie C++ und Java. Eine Programmierung mit Scratch ist ebenfalls möglich.
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Programmiersprachen für Arduino
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Programmiersprachen für Raspberry Pi
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16 Die objektorientierten Ansätze der Programmiersprache C++ werden in den meisten Einstiegsbüchern zu Arduino (aus didaktischen Gründen) lediglich nebenläufig erwähnt, obwohl die verfügbaren Bibliotheken oft diese Ansätze verfolgen.
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17 „Raspberry“ setzt die Tradition der Benennung von Computern nach Obstsorten (z. B. Apricot, Apple) fort. Der Zusatz „Pi“ ist eine Abkürzung für „Python Interpreter“ (vgl. [Züh13], o. S.)
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50 elektrotechnische vorbetrachtung
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industrielle Nutzung
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Bedeutung für kFdE
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Neben dem Einsatz innerhalb der Maker-Szene werden die einzelnen Plattformen18 in der kommerziellen Anwendung eingesetzt. Somit liefert die Begegnung der Schülerinnen und Schüler sowie der Studierenden mit den Embedded Systems innerhalb der Ausbildung nicht lediglich einen motivierenden Aspekt, sondern auch einen Einblick in die spätere Tätigkeit. Der industrielle Einsatz liegt nicht nur an den Preisen und der steigenden Leistungsfähigkeit der Raspberry-Pi-Systeme, sondern an der Eignung für Windows- und AndroidBetriebssysteme, die Verfügbarkeitsgarantie über sechs Jahre, welche durch die Raspberry Pi Foundation gegeben wird, sowie den Support durch die Maker-Community, welche bereits vielfältige Lösungsmöglichkeiten für Standardprobleme liefert (vgl. [Kel17], o. S.).
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Zusammenfassend kann der Erfolg der Embedded Systems aus zwei Gründen für die kFdE als bedeutend angesehen werden. Zum einen steht die Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung (vgl. Kapitel 6.1) für die Subjekte der kFdE (vgl. Kapitel 2.5) außer Frage. Zum anderen kann aufgrund der Verbreitung innerhalb der Maker-Szene und der Bildungslandschaft (vgl. bspw. [PCPL17], [Wil17], [HJB17], [EA17], [CJR17]) sowie der Erfahrung des Autors bei dem Einsatz in der Lehre (vgl. [Jam17a], S. 85ff., [Jam18a], S. 273ff. und [PJ19], S. 255ff.) ein Motivationseffekt für die Lernenden identifiziert werden. Aus diesem Grund können die Embedded Systems als (Teil-)Systeme innerhalb der Lern-Lehr-Arrangements verwendet werden, welche auch die Betrachtung von elektrotechnischen Grundlagen ermöglichen.
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klassische Gliederung
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Fundament der Elektrotechnik
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3.3 gliederung der elektrotechnik
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Um in späteren Kapiteln eine Zuordnung der einzelnen Themenbereiche der Elektrotechnik zu erleichtern, sei an dieser Stelle eine Gliederung der Elektrotechnik vorgenommen. Nach der klassischen Aufteilung19 gliedert sich die Elektrotechnik in die Stark- (Energietechnik) und Schwachstromtechnik (Nachrichtentechnik) (vgl. [WM17], S. 7 und Abbildung 15). Im Fokus der Energietechnik stehen die „Erzeugung, Umwandlung, Übertragung, Verteilung und Speicherung elektrischer Energie“ ([WM17], S. 7). Die gleichen Aufgaben werden durch die Nachrichtentechnik betrachtet, wobei hier nicht die Energie, sondern die Informationen im Fokus stehen.
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Die Grundlagen für die einzelnen Gebiete20 stellen die theoreti-
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18 An dieser Stelle sei insbesondere die Plattform Raspberry Pi betrachtet. Da es sich bei Arduino „lediglich“ um eine Erweiterung der Atmel-Mikrocontroller handelt, war der Einsatz in kommerziellen Anwendungen bereits vor der Verbreitung dieser Plattform gegeben.
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19 Die Aufteilung hat die Beschreibungsmöglichkeit der technischen Systeme als Hintergrund, nach welcher der Energie-, Informations- und Stofffluss innerhalb eines Systems betrachtet wird (vgl. bspw. [Zem14], S. 593). Aufgrund der Tatsache, dass in der Elektrotechnik der Stofffluss in den meisten Fällen eine untergeordnete Rolle
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3.3 gliederung der elektrotechnik 51
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Maschinenbau Informatik
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Energietechnik
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Nachrichtentechnik
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Steuerungstechnik
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Mechatronik
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Antriebstechnik
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Regelungstechnik
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Automatisierungstechnik Messtechnik
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Mikroelektronik Nanoelektronik
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Elektronik
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Grundlagen der Elektrotechnik
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Technische Informatik
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Werkstoffkunde
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Physik
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Chemie
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Theoretische Elektrotechnik
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Mathematik
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...
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Abbildung 15: Gliederung der Elektrotechnik
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sche Elektrotechnik und die Werkstoffkunde dar. Die theoretische Elektrotechnik befasst sich mit den grundlegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten, welche durch physikalische und mathematische Modelle sowie Verfahren beschrieben und für die Anwendung zugänglich gemacht werden (vgl. [WM17], S. 8). Die Werkstoffkunde befasst sich mit Fragen der Herstellung, Optimierung und Anwendung von Werkstoffen. Ausgehend von den beiden Gebieten kann ein Querschnittsbereich der Grundlagen der Elektrotechnik identifiziert werden (vgl. Abbildung 15), welcher wissenschaftlich, aber vor allem aus der didaktischen Sicht besonders wichtig ist. Dieser Bereich stellt eine größere Hürde dar, weil es dem Laien auf dem Weg zum Experten als Erstes begegnet. Aus diesem Grund steht dieser Bereich im Fokus dieser kFdE (vgl. Kapitel 2.5), wobei er im Rahmen der kFdE als die „elektrotechnischen Grundlagen“ bezeichnet wird. Dies erfolgt einerseits um eine Abgrenzung zu dem Gebiet der Elektrotechnik zu erreichen und andererseits der breiteren Auffassung der elektrotechnischen Grundlagen (vgl. Kapitel 12.1) gerecht zu werden.
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Auch wenn eine exakte Trennung zwischen einzelnen Gebieten nicht immer möglich ist, so gibt es eine Reihe an Gebieten, welche sowohl als Forschungs- als auch als Studienschwerpunkte verwendet und in Abbildung 15 zusammengefasst werden. Die Messtechnik stellt ein Querschnittsgebiet dar, da die Gewinnung und Umwandlung von Informationen mithilfe einzelner Messverfahren für alle anderen Gebiete essenziell ist (vgl. [WM17], S. 7). Dies ist insbesondere aufgrund der Tatsache bedeutsam, dass die meisten elektrotechnischen Erscheinungen dem Menschen mithilfe seiner Sinnesorgane nicht zugänglich sind. Bei dem Gebiet, welches zwischen den bei-
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Gebiete der Elektrotechnik
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spielt, werden lediglich die ersten beiden Aspekte für die klassische Aufteilung der Elektrotechnik verwendet. 20 Im Rahmen dieser Habilitationsschrift subsumiert der Begriff „Gebiet“ die in diesem Zusammenhang üblichen Begriffe „Teildisziplin“, „Spezialisierungen“, „Aufgabengebiete“ etc.
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52 elektrotechnische vorbetrachtung
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Grenzgebiete
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den klassischen Bereichen steht, handelt es sich um die Automatisierungstechnik. Hierbei werden offene und geschlossene Wirkungsabläufe21 betrachtet, wobei sie zum einen in das Gebiet der Steuerungs- und zum anderen der Regelungstechnik fallen (vgl. [Gev00], S. 4). Im Bereich der Nachrichtentechnik ist die Elektronik angesiedelt, welche sich mit dem „Schalten und Verstärken von Signalen“ ([Win17], S. 9) bzw. der „Schaffung und Anwendung elektronischer Bauelemente und Schaltungen“ ([WM17], S. 8) befasst. Dabei ist eine Nachbarschaft zur Automatisierungstechnik (vgl. Abbildung 15) bei vielen Anwendungen der Elektronik gegeben. Oft wird die Bezeichnung Mikroelektronik synonym zur Elektronik verwendet, wobei durch den Zusatz „Mikro“ der Verweis auf die kleinen Strukturen im Mikrometerbereich innerhalb der integrierten Schaltungen gegeben ist. Durch die ständige Verkleinerung dieser Strukturen entwickelte sich die Nanoelektronik. Im Rahmen dieser Habilitationsschrift werden diese beiden Gebiete als Teilgebiete der Elektronik betrachtet. Im Bereich der Energietechnik ist mit einem starken Bezug zur Automatisierungstechnik die (elektrische) Antriebstechnik zu nennen. Sie befasst sich mit der elektromechanischen Energiewandlung und setzt somit die Informationen (aus den Systemen der Automatisierungstechnik) in Bewegungsabläufe um (vgl. [Rie00], S. 2).
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Neben den Gebieten, welche im Rahmen dieser Habilitationsschrift hauptsächlich22 der Elektrotechnik zugeordnet werden können, wird die Gliederung an dieser Stelle um zwei (Grenz-)Gebiete erweitert (vgl. Abbildung 15). Im Bereich der Nachrichtentechnik ist die Technische Informatik angeordnet, welche zum einen die technische Anwendung der Informatik und zum anderen die technische Basis der Informatik darstellt. Während sich der erste Schwerpunkt auf die informationstechnische Beschreibung und Steuerung von (elektro)technischen Systemen konzentriert, stellt die Elektronik mit dem Teilbereich der Digitaltechnik die Basis für die Informatik dar (vgl. [Kem10], S. viif.). Schließlich ist die Mechatronik das Grenzgebiet im Bereich der Energietechnik, welches direkten Bezug zum Maschinenbau, aber auch zur Informatik23 aufweist. Es handelt sich somit um ein interdisziplinäres Grenzgebiet, welches die Synergien der genannten Wissenschaften für die Entwicklung von komplexen Systemen nutzt. Solche komplexen Systeme weisen Komponenten aus dem Maschinen-
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21 Das Unterscheidungsmerkmal eines offenen bzw. geschlossenen Wirkungsablaufes stellt die nicht vorhandene bzw. vorhandene Rückkopplung dar, welche das Verhalten eines Systems bei seiner Automatisierung berücksichtigt.
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22 Das Gebiet der Antriebstechnik kann beispielsweise vollständig dem Maschinenbau zugeordnet werden, wenn vorwiegend pneumatische und hydraulische Antriebe betrachtet werden. Bei elektromechanischen Antrieben handelt es sich um ein Grenzgebiet mit Einflüssen aus der Elektrotechnik und dem Maschinenbau.
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23 In Abbildung 15 wird auf die Darstellung des Bezugs zur Informatik aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet. Aus den gleichen Gründen werden beispielsweise die Beziehung zwischen Automatisierungstechnik und Informatik sowie zwischen der Steuerungstechnik und dem Maschinenbau nicht dargestellt.
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3.3 gliederung der elektrotechnik 53
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bau auf, welche durch elektrotechnische und informationstechnische Komponenten gesteuert werden (vgl. [Rod17], S. 1).
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Durch die Vielfalt der elektrotechnischen Problemstellungen und der Trennungsunschärfe kann eine Gliederung nicht vollständig sein. So ließen sich beispielsweise Geräteelektronik, Gebäudetechnik, Fahrzeugtechnik etc. als spezielle Ausprägungen oder Anwendungen der bereits genannten Gebiete aufzählen. Auch solche in aktuellen Entwicklungen bedeutsamen Bereiche wie Mustererkennung und Hochfrequenztechnik müssen im Rahmen dieser Gliederung unerwähnt bleiben. Dies liegt insbesondere an der Tatsache, dass die exakte Trennung und Unterscheidung einzelner Gebiete sowohl für die Adressatinnen und Adressaten als auch die Subjekte der kFdE innerhalb des Schwerpunktes dieser Didaktik eine untergeordnete Rolle spielen.
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Einschränkung der Gliederung
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Teil II GRUNDLAGEN
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BEGRIFFLICHE GRUNDSTRUKTUR
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4
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Selbstverständlich stellt die begriffliche Grundstruktur innerhalb jeder wissenschaftlichen Disziplin eine bedeutsame Kommunikationsbasis dar. Aufgrund der Tatsache, dass fachdidaktische Überlegungen oft zwischen unterschiedlichen Disziplinen (hier: Psychologie, Erziehungswissenschaft, Elektrotechnik, Informatik usw.) stehen, gewinnt eine einheitliche Grundstruktur der Begriffe an zusätzlicher Bedeutung, da vermeintlich exakte und eindeutige Begriffe in diesen Disziplinen unterschiedliche Bedeutungen aufweisen (können). Damit wird die begriffliche Grundstruktur als das Fundament der kFdE (vgl. Abbildung 16) angesehen.
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Einführung in das Kapitel
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17. Weiterfu¨hrende Forschungsfragen 16. Zusammenfassung des Konzeptes
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12. Kernkompetenzen und
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-inhalte
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13. Planung 14. Durchf¨uhrung
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15. Evaluation
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11. Rahmenbedingungen
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10. Grundkonzept
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9. Handlungsorientierter Unterricht
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5. Lernpsychologische
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Grundlagen
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6. Didaktische Modelle
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8. Berufliche Handlungskompetenz
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7. Berufliche Bildung
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4. Begriffliche Grundstruktur
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I. Einfu¨hrung
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3. Elektrotechnische Vorbetrachtung 2. Einordnung 1. Einleitung
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II. Grundlagen
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III. kFdE
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IV. Zusammenfu¨hrung
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Abbildung 16: Aufbau der Habilitationsschrift – Begriffliche Grundstruktur
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Eine Vollständigkeit einer solchen Grundstruktur ist jedoch zum einen aus Umfangsgründen nicht möglich. Zum anderen ist die zentrierte Darstellung aller verwendeten Begriffe im Hinblick auf die
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57
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58 begriffliche grundstruktur
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Schwerpunkte
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Lesbarkeit der Habilitationsschrift nicht sinnvoll, sodass an dieser Stelle die aus Sicht des Autors wichtigsten Begriffe definiert und diskutiert werden. Alle anderen Begriffe können den einzelnen Kapiteln entnommen werden. In diesem Kapitel stellen die Begriffe Sozialisation und Erziehung sowie Bildung einen Schwerpunkt dar und werden zunächst in ihrer „reinen Form“ betrachtet. Diese Form wird anschließend um die berufsbezogene Dimension erweitert. Der zweite Schwerpunkt wird durch die Begriffspaare Information und Wissen sowie Lernen und Lehren geprägt und um die Definition von Unterricht erweitert. Insbesondere innerhalb des ersten Schwerpunktes spielt die Arbeit von Kerschensteiner (vgl. [Ker26]) eine zentrale Rolle, welcher als der Begründer der Arbeitsschule und somit als „der Vater der Berufsschule“ gilt. Die Betrachtung von Lehren basiert strukturell vorwiegend auf der Arbeit von Aebli (vgl. [Aeb91]).
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4.1 sozialisation und erziehung
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Gesellschaft
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Zugehörigkeit zur Gesellschaft
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Um die Begriffe der Sozialisation und Erziehung zu definieren, ist zunächst die Definition des Begriffes „Gesellschaft“ unumgänglich. Als Ausgangspunkt für diese Definition können die Beziehungen zwischen einzelnen Individuen betrachtet werden. Diese Beziehungen unterliegen gewissen Formen und Verhaltensregeln, welche in einer Ordnung münden. Die Ordnung wird insbesondere durch die in der Gesellschaft geltenden Werte und Normen aufgespannt. Bei den (sozio-kulturellen) Normen handelt es sich um Grundsätze, Forderungen und Regeln, welche in einer Menschengruppe gelten und befolgt werden (vgl. [Kla75], S. 16). Diesen Normen übergeordnet sind die (Grund-)Werte, welche als eine Grundhaltung1 der Menschheit verstanden werden können (vgl. [Gud03], S. 191).
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Abels und König weisen darauf hin, dass die Gesellschaft „als Struktur differenzierter Funktionen2 [..][verstanden werden kann], die durch organische Solidarität zusammengehalten wird“ ([AK10], S. 13). Bei der Entstehung der Ordnung ist dabei die Kommunikation zwischen den Individuen von entscheidender Bedeutung, wobei hier eine gemeinsame Sprache als eine Voraussetzung für diese Kommunikation angesehen wird. Parson betont dabei die Bedeutung der Freiwilligkeit, welche beim jeweiligen Individuum für die jeweiligen gesellschaftlichen Ordnung als Ausgangspunkt vorhanden sein muss. Sie dient der Rahmenbildung, welche durch die Gesellschaft im Hinblick auf das Individuum in kultureller und normativer Sicht vorgenommen wird (vgl. [AK10], S. 14). Die o. g. Freiwilligkeit des Individuums wird durch Habermas relativiert, da er Akzeptanz der
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1 Gudjons verdeutlicht diese Unterscheidung mit dem Beispiel, in welchem aus dem Grundwert „Ehrfurcht vor dem Leben“ die Norm „Du sollst nicht töten“ abgeleitet wird (vgl. [Gud03], S. 191f.).
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2 z. B. Verteilungsfunktion (gerechte Verteilung von Gütern), Fortschrittsfunktion (Realisierung von technischem Fortschritt) etc.
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4.1 sozialisation und erziehung 59
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Ordnung als die Zugangsvoraussetzung für die Gesellschaftszugehörigkeit ansieht, welche direkt mit der Existenz eines Individuums verknüpft und somit nicht freiwillig ist. Unabhängig von der Freiwilligkeit betont Bourdieu, dass diese Ordnung in einem Habitus des Menschen repräsentiert wird, welcher das Grundmuster vom Denken und Handeln eines Individuum beschreibt (vgl. [AK10], S. 14f.) und unbewusst steuert (vgl. [Bou93], S. 105).
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Mit dem Blick auf die Zugehörigkeit eines Individuums zur Gesellschaft muss der Prozess der Sozialisation berücksichtigt werden. Der Begriff der Sozialisation kann dabei aus zwei Blickwinkel betrachtet werden, wobei hiermit zum einen „die soziale Integration in die Gesellschaft“ ([Gru06], S. 9) und zum anderen die Hinführung zur Gestaltung des Zusammenlebens3. Dabei steht im ersten Fall das SichFügen der gesellschaftlichen Ordnung und im zweiten Fall die Gestaltung dieser Ordnung im Fokus. Ausgehend von der Sicht auf die Gesellschaft von Parson ist das wichtigste Problem der Sozialisation, eine andauernde Motivation zur Teilnahme an der Gesellschaft und damit verbundene (freiwillige) Befolgung von gesellschaftlichen Regeln (vgl. [Par75], S. 24). Für Habermas steht der Integrationsvorgang im Vordergrund, in dem das Individuum in soziale Rollen hineingepresst wird. Diese Rolle, welche nach Habermas durch die Individuen „gespielt“ werden, repräsentieren die Ordnung der Gesellschaft (vgl. [Hab73], S. 118). Auch wenn Bourdieu den Begriff der Sozialisation nicht verwendet, so spielt es auch in seiner Theorie eine wichtige Rolle. Das „Einverleiben“ des Habitus erfolgt aufgrund von Bedürfnissen, welche durch die Gesellschaft in dem Individuum erweckt werden. Demnach ist wird das Individuum nicht in die Gesellschaft hineingebracht, sondern ist bereits bei der Geburt aufgrund der Zugehörigkeit zu sozialen Strukturen4 Mitglied dieser Gesellschaft. Das Individuum setzt sich innerhalb der Sozialisation mit der Gesellschaft auseinander und reproduziert deren Normen (vgl. [AK10], S. 223f.).
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Im Prozess der Sozialisation unterscheidet Tillmann vier Ebenen, welche die einzelnen Faktoren systematisieren. Während die erste Stufe das Subjekt (zu erziehende Kind) im Fokus hat, bildet die Gesellschaft die letzte Stufe dieser Struktur dar. Als vermittelnde Stufen werden zum einen die „Interaktionen und Tätigkeiten“ (z. B. Spiel im Elternhaus, Interaktion zwischen zwei Gleichartigen) sowie „Institutionen“ (z. B. Familie, Schule, Betrieb) genannt. Die jeweils höhere Stufe setzt die Rahmenbedingungen für die darunterliegende Stufe fest und beeinflusst den Sozialisationsprozess. Die Gesellschaft legt die Strukturen und Rahmenbedingungen für die einzelnen Institutionen fest, welche ihrerseits die Interaktionen und Tätigkeit beeinflus-
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Definition der Sozialisation
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Ebenen der Sozialisation
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3 „wie Individuen zu sozialem Handeln befähigt und in die Lage versetzt werden, sich aktiv an der Gestaltung des Zusammenlebens zu beteiligen“ ([Gru06], S. 9)
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4 insbesondere Familie
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60 begriffliche grundstruktur
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Erziehung
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Erziehungsziele Schlussbemerkung
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sen. Diese Interaktionen und Tätigkeiten bilden somit für die Subjekte die Normen der Gesellschaft ab (vgl. [Til11], S. 17ff.).
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In den oben genannten Definitionen des Begriffes „Sozialisation“ wird deutlich, dass das Individuum als die handelnde Instanz im Vordergrund steht. Dies ändert sich bei dem Begriff der Erziehung, bei welchem außenstehende Personen als handelnde Instanzen auftreten. Die Rolle dieser Personen kann in Anlehnung an Gudjons als die Rolle eines Bildhauers oder eines Gärtners verstanden werden. In dem ersten Fall versucht der Erzieher den Sozialisationsprozess durch unterschiedliche Handlungen zu implizieren. Dem entgegen steht in dem zweiten Fall der Ansatz eines Gärtners, welcher als beschützende und pflegende Instanz diesen Prozess begünstigt (vgl. [Gud03], S. 185f.). Beide Sichtweisen lassen sich durch die Definition von Brezinka subsumieren, nach der „unter Erziehung [..] soziale Handlungen verstanden [werden], durch die Menschen versuchen, das Gefüge der psychischen Dispositionen5 anderer Menschen in irgendeiner Hinsicht dauerhaft zu verbessern oder seine als wertvoll beurteilten Komponenten zu erhalten“ ([Gud03], S. 188). Heid betont an dieser Stelle die Notwendigkeit einer erzieherischen Absicht und einer beabsichtigten, wahrscheinlichen Wirkung hinter dieser sozialen Handlung. Dies beinhaltet die Tatsache, dass lediglich Handlungen als Erziehung verstanden werden, von denen eine entsprechende Wirkung erwartet werden kann (vgl. [Hei94], S. 57f.). Da diese Wirkung nicht zwangsläufig eintritt, ist die Andeutung „versuchen“ in der Definition von Brezinka berechtigt.
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Richtungsweisend bei der Erziehung sind Normen, welche durch die Gesellschaft in Form von Werten vorgegeben und durch den Erzieher aus diesen Werten abgeleitet werden. Bei den Normen unterscheidet Klafki zwischen unbewusst in die Erziehung einfließenden (mitwirkende) Normen und Normen, welche absichtlich das erzieherische Handeln beeinflussen (vgl. [Kla75], S. 18). Diese Absicht, welche die Normen in Erziehungsziele transformiert, resultiert nach Klafki aus mindestens vier Aspekten. Die Deutung und Bewertung der geschichtlichen Situation (1) beeinflusst maßgeblich die Normen, welche durch den Erzieher zugrunde gelegt werden und in welcher die Jugend als die nachwachsende Generation (2) eine Stellung eingenommen hat. Überdies trifft der Erzieher gewisse Annahmen über die Zukunft (3) als eine Vorstellung, welche die Möglichkeiten und Aufgaben der Jugend (4) in dieser Zukunft beinhaltet (vgl. [Kla75], S. 31).
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Trotz der Tatsache, dass die einzelnen Normen und die darüber stehenden Werte abstrakt sind, um ihre breite Gültigkeit zu bewahren, muss an dieser Stelle betont werden, dass die Erziehung nicht abstrakt erfolgen kann. Sie ist immer mit dem Auseinandersetzen
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5 Als Disposition wird eine Persönlichkeitseigenschaft verstanden, welche für die Lebenszeit eines Menschen stabil ist (vgl. [SH15], S. 4 und [Ase15], S. 3).
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4.2 bildung 61
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mit Inhalten, Einsichten sowie Fertigkeiten verbunden (vgl. [Gud03], S. 198) und damit auf den kognitiven, affektiven sowie psychomotorischen Bereich gerichtet (vgl. [Ten11], S. 23).
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4.2 bildung
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Der Begriff der Bildung stellt ein komplexes Gebilde dar, welches zunächst aus drei Blickrichtungen betrachtet werden kann. Zum einen kann Bildung als Zustand (1) sowie der Weg zu diesem Zustand (2) und zum anderen als ein Verfahren (3) angesehen werden (vgl. [Ker26], S. 3ff. und S. 227ff.), wobei in diesem Kapitel die ersten beiden Blickrichtungen im Vordergrund stehen.
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Für die erste Sichtweise auf die Bildung formuliert Kerschensteiner folgende Definition: „Bildung als Zustand ist jenes individuelle geistige Sein, das, durch das Erleben der in den immanenten Sinngehalten der Kulturgüter objektivierten geistigen Werte geweckt, selbst ein einheitliches, von geistigen Werten durchsetztes Sinngefüge geworden oder doch innerlich genötigt ist, ein solches Sinngefüge zu werden“ ([Ker26], S. 17). Das Sinngefüge stellt dabei einen Wertsinn dar und ist von den eigentlichen Inhalten unabhängig. Aus diesem Grund kann aus dieser Sicht die Bildung als die Persönlichkeit des Individuums angesehen werden, welche ihm die Selbstentfaltung ermöglicht (vgl. [Ten11], S. 19). Kerschensteiner bescheinigt der Bildung folgende Eigenschaften (vgl. [Ker26], S. 18ff.):
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• ein durch das Individuum beschränkter Horizont eigener Sichtweisen,
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• eine Aufgeschlossenheit bzgl. neuer Ideen,
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• ein Bedürfnis nach einem persönlichen Wachstum,
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• eine gewisse Spezialisierung6,
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• eine Offenheit bezüglich der Wege, Ziele etc., welche durch das Individuum formuliert werden.
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Bei seiner Definition betont Kerschensteiner, dass eine Wertung im Sinne von „höhere“ bzw. „niedrigere“ Bildung nicht möglich sei. Dies liegt an der Tatsache, dass die Bildung eben ein indiviuumsbezogenes Sinngefüge ist, welches durch die Anwendung von „Bewertungskriterien“ nicht erfassbar und vor allem nicht kategorisierbar ist (vgl. [Ker26], S. 23f.). Dies bedeutet nicht, dass Umfang und Tiefe der Bildung nicht bewertbar sind. Mit diesen Aussagen distanziert sich Kerschensteiner lediglich vom Aufbau einer Hierarchie von Bildung
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unterschiedliche Sichtweisen Bildung als Zustand axiologische Definition
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Ablehnung einer Hierarchie
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6 An dieser Stelle kann der „Alleskönner“ bzw. „Alleswisser“ als ein Gegenteil dieser Spezialisierung angesehen werden.
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62 begriffliche grundstruktur
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psychologische Definition
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teleologische Definition
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Zusammenführung der drei Definitionen
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Bildung als Zustand und Weg
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(z. B. höherwertige akademische Bildung vs. niederwertige berufliche Bildung7).
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Neben der axiologischen (wertbezogen) Betrachtung des Bildungsbegriffs, stellt die psychologische Seite dieses Begriffs eine weitere Sichtweise dar. Die Bildung aus dieser Sicht subsumiert Gewohnheiten und Fertigkeiten, welche der Entwicklung des Wertegefüge dienen. Dies kann durch das folgende Zitat von Blumenberg verdeutlicht werden: „Bildung ist das, was übrig bleibt, wenn man alles vergessen hat. [...] Bildung ist kein Arsenal, Bildung ist ein Horizont“ (Blumenberg, zitiert nach [Ric06], S. 163). Diese Beherrschung von Methoden lässt sich in mechanische und „beseelte“ Gewohnheiten unterteilen. Während die körperlichen Gewohnheiten und Fertigkeiten sich durch bestimmte Techniken und Routinen äußern, steht ein „sinnvolles und denkendes Dauerverhalten“ im Fokus der beseelten Gewohnheiten (vgl. [Ker26], S. 29ff.)
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Die dritte Definitionsrichtung des Bildungsbegriffes stellt die teleologische Betrachtungsweise dar. Hiermit wird betont, dass die Bildung stets zweck- bzw. zielgebunden ist. Für diesen Zweck bzw. dieses Ziel identifiziert Kerschensteiner zwei Seiten. Zum einen handelt es sich um die eigenen Veranlagungen, Neigungen und Interessen, welche als die biologische Seite der Bildung bezeichnet werden. Zum anderen wird der Bedarf und die Anforderungen der Gemeinschaft, in der das Individuum agiert, als die soziologische Seite der Bildung angesehen. Somit ist der Zweck bzw. das Ziel eine Voraussetzung für den mit dem Bildungsbegriff verbundenen Aufbau von Werten (vgl. axiologische Definition), die zum einen aus dem inneren des Individuums und zum anderen durch seine Umwelt vorgegeben werden (vgl. [Ker26], S. 36ff.).
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Es muss dabei betont werden, dass sich diese drei Sichtweisen gegenseitig bedingen und fördern: „Den obersten Gesichtspunkt liefert dabei der axiologische Bildungsbegriff. Er gibt das Ziel der Bildung, die Vollendung der individuell möglichen Wertgestalt, die sittlich autonome Persönlichkeit. Die teleologische Seite weist auf den Weg zu diesem Ziele, die psychologische auf die notwendigen formalen Bedingungen, die es ermöglichen, auf dem gewählten Wege das gesteckte Ziel zu erreichen“ ([Ker26], S. 46). Zudem kann die Bildung nicht als ein endgültig erreichbarer oder gar erreichter Zustand angesehen werden. Tenberg verdeutlicht diese Tatsache, indem er als Endergebnis bzw. hier Endzustand die Persönlichkeit des Individuums bezeichnet, welche er als „die Fähigkeit zur freien, vernünftigen Selbstbestimmung“ betrachtet. Gleichzeitig sieht er die Bildung als den Weg zu diesem Zustand an (vgl. [Ten11], S. 19), welcher nur im Sinne von Selbstbildung möglich und somit ein individueller (vorwiegend selbstinitiierter) Prozess ist (vgl. [Ehr10], S. 160f.). Diese Tat-
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7 Es sei an dieser Stelle betont, dass hier nicht der Vorgang (die Ausbildung), sondern das Endergebnis dieses Vorgangs gemeint ist.
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4.2 bildung 63
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sache trägt den konstruktivistischen Ansätzen Rechnung und unterscheidet den Bildungsbegriff von der fremdinitiierten Erziehung (vgl. Kapitel 4.1).
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Mit der psychologische und teleologischen Definition des Begriffs betont Kerschensteiner den Bezugspunkt seiner Betrachtung, welche das Subjekt mit seinen Bedürfnissen in den Vordergrund stellt. Dies ist der Ausgangspunkt von formalen Bildungstheorien. Im Rahmen dieser Theorie steht zum einen die Beherrschung von Methoden, welche das Lernen an sich und die Handlungsfähigkeit in seiner Umwelt ermöglichen (methodische Bildung). Zum anderen ist es die Fähigkeit seine körperlichen und geistigen Kräfte zu entfalten (funktionale Bildung) (vgl. [JM91], S. 213).
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Den formalen Bildungstheorien gegenüber stehen die materialen Bildungstheorien, welche die Inhalte in den Vordergrund rücken. Aus Sicht des theoretischen Objektivismus stellt eine enzyklopädische Ansammlung von Wissen das Bildungsziel dar. Eine ähnliche Sichtweise verfolgt die Bildungstheorie des Klassischen, welche ebenfalls die Kenntnis einer Ansammlung von Kulturgütern (z. B. Werke von Goethe und Beethoven) als Bildung ansieht (vgl. [JM91], S. 212f.). Ehrenspeck betont, dass sich die Ansätze der materialen Bildungstheorien nicht mit den Ergebnissen der aktuellen Bildungsforschung vereinbaren lassen (vgl. [Ehr10], S. 159). Die konstruktivistischen und kognitivistischen Ansätze (vgl. Kapitel 5.1 und 5.2.3) legen nah, dass solche kontextfreie Inhalte eher zum Aufbau von Wissen führen, welches dem Individuum sehr schnell nicht mehr zur Verfügung steht (sog. „träges Wissen“, vgl. Kapitel 4.6.4). Überdies ist die Legitimation von Bildungsinhalten insbesondere im Hinblick auf die Bildungstheorien des Klassischen als problematisch zu betrachten.
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Klafki versucht mit seinem Konzept der kategorialen Bildung die Ansätze der beiden Theorieströmungen zu vereinen. Er stellt fest, dass einerseits das Lernen von Inhalten die Ausbildung von Methoden impliziert und andererseits die Ausbildung von Methoden ohne Inhalte nicht möglich ist (vgl. [Nic12], S. 36). Auf die Konsequenzen des Begriffs für das didaktische Handeln wird in Kapitel 6.1 näher eingegangen.
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Ausgehend von den bisherigen Betrachtungen, welche durch Abbildung 17 zusammengefasst werden, seien an dieser Stelle im Sinne einer Ordnung der vorgestellten Ansätze die fünf Dimensionen der Bildung nach Gudjons skizziert (vgl. [Gud03], S. 202):
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• sachliche Dimension: Die Bildung ist ohne Inhalte nicht möglich, wobei hier die materialen Bildungstheorien entsprechende Ansätze liefern.
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• temporäre Dimension: Die Entwicklung von den Menschen (Geschichte) spielt stets eine entscheidende Rolle. Sie beeinflusst u. a. die Werte (vgl. axiologische Definition nach Kerschensteiner) und Anforderungen der Gesellschaft an das Individuum,
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formale Bildungstheorie (Subjektbezug)
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materiale Bildungstheorie (Objektbezug)
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kategoriale Bildung
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Dimensionen der Bildung
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64 begriffliche grundstruktur
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welche durch Kerschensteiner in der teleologische Definition betont werden. • soziale Dimension: Diese Dimension entspricht der soziologischen Seite nach Kerschensteiner. • wissenschaftliche Dimension: Bei der Bildung stehen keine Dogmen, sondern wissenschaftlich begründete Aspekte im Fokus. • autobiographische Dimension: Das Selbstverständnis des Individuums setzt die Bildung voraus.
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Bildung
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Bildung als Ziel
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Bildung als Verfahren
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axiologische Dimension
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psychologische Dimension
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teleologische Dimension
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biologische Seite
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soziologische Seite
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formale Bildung
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Theorie der funktionalen
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Bildung
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Theorie der methodischen
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Bildung
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materiale Bildung
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Bildungstheorie des
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Klassischen
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Bildungstheoretischer Objektivismus
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Allgemeinbildung
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Kategoriale Bildung nach Klafki
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Abbildung 17: Bildungsbegriff
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Während im nächsten Kapitel insbesondere die berufliche Bildung thematisiert wird, sei an dieser Stelle die Thematik der Allgemeinbildung aufgegriffen, welche beispielsweise in politischen Debatten als das Gegenteil der beruflichen (bzw. fachspeziellen) Bildung genannt wird. Kerschensteiner weist in diesem Zusammenhang auf die Tatsache hin, dass dieser Begriff auf der axiomalen Ebene insbesondere auf die Bildung eines bestimmten Wertegefüges abzielt, welches durch bestimmte Kulturgüter etc. erreicht werden kann. Im Hinblick auf die psychologische Seite der Allgemeinbildung sieht er einen bestimmten Grad an Leistungsfähigkeit als Allgemeinbildung an, welche insbesondere für die geistige Arbeit unentbehrlich ist (vgl. [Ker26], S. 34). Kerschensteiner kritisiert dabei die Tatsache, dass sich die Allgemeinbildung in der dargestellten Auffassung auf das Individuum und seinen Geist richtet. Er betont insbesondere die Tatsache, dass ein Wertesystem und eine geistige Entwicklung durch
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4.3 beruf 65
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die Auseinandersetzung mit „dinglichen und personalen Gütern der Gemeinschaft“ möglich ist (vgl. [Ker26], S. 36). Diese Auffassung vertritt Klafki ebenfalls8, wobei er zunächst die Allgemeinbildung in zwei Dimensionen beschreibt. In der ersten Dimension wird die Allgemeinbildung als die Fähigkeit zur Selbstbestimmung, Mitbestimmung9 und Solidarität mit anderen (durch das politische und gesellschaftliche System benachteiligten) Mitgliedern der Gesellschaft. In der zweiten Dimension stellt er drei Prinzipien auf. Zum einen stellt die Allgemeinbildung die Bildung dar, welche von allen10 Individuen einer Gesellschaft erfahren werden kann. Zum anderen fordert Klafki, dass die Allgemeinbildung keine Spezialisierung beinhaltet und somit das Individuum vielseitig fördert11. Schließlich führt der Weg zur Allgemeinbildung durch die Auseinandersetzung mit den geschichtlichen, aktuellen und zukünftigen Frage- und Problemstellungen der Gesellschaft12 (vgl. [Kla92], S. 12).
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4.3 beruf
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Bevor die berufliche Sozialisation und die berufliche Bildung in nächsten Kapiteln diskutiert werden, muss zunächst der Begriff „Beruf“ definiert werden. Im Sinne der klassischen Betrachtung und in Anlehnung an Luther wird der Begriff aus der inneren und äußeren Sicht betrachtet. Die innere Sicht beschreibt die geistige Berufung bzw. Neigung des Menschen zu der von ihm ausgeübten Tätigkeit. Die äußere Sicht konzentriert sich auf die gesellschaftliche Stellung und den gesellschaftlichen Bedarf (vgl. [Hob80], S. 61ff.).
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Die Betonung des Subjektes (innere Sicht auf den Beruf) führt ggf. zunächst zu Unsicherheiten des Individuums im Hinblick auf die eigene Berufswahl, sodass die Notwendigkeit und die Einführung von unterschiedlichen Berufsberatungen die Konsequenz dieser Sichtweise ist. Dabei wird die eigene Neigung dem Individuum durch wissenschaftliche Erkenntnisse bzgl. der Persönlichkeitsstruktur bewusst gemacht (vgl. [Hob80], S. 116). Sie sind ihrerseits das Ergebnis des Aufeinandertreffens von den ureigenen Wünschen des Individuums und der Einflussnahme seiner Umwelt. Die Einflussnahme kann zum
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klassischer Berufsbegriff
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Subjektbezug des Berufes
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8 Es sei an dieser Stelle betont, dass während Kerschensteiner die Auseinandersetzung mit der Gesellschaft durch die berufliche Bildung in Vordergrund stellt, für Klafki diese Auseinandersetzung weniger mit einer beruflichen Tätigkeit verbunden ist.
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9 z. B. politische Mitbestimmung 10 Hier darf die Herkunft, Klassenzugehörigkeit etc. keine Rolle spielen. 11 Förderung „der kognitiven Möglichkeiten, der handwerklich-technischen Produkti-
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vität, der Ausbildung zwischenmenschlicher Beziehungsmöglichkeiten [...], der ästhetischen Wahrnehmungs-, Gestaltungs- und Urteilsfähigkeit, [...] der ethischen und politischen Entscheidungs- und Handlungsfähigkeit“ ([Kla92], S. 12) 12 „Der Weg zur Allgemeinbildung führt regelmäßig durch die spezielle, und ist anders schwer oder überhaupt nicht zu finden“ ([Ker26], S. 51).
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66 begriffliche grundstruktur
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Objektbezug des Berufes
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Krise des Berufsbegriffes
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einen durch die Umwelt bewusst impliziert und zum anderen durch die Identifikation des Individuums mit den Vorbildern erfolgen.
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Dem Subjektbezug des Begriffes steht die objektzentrierte Sichtweise entgegen. Demnach wirkt sich die wirtschaftliche und politische Lage auf die Wahrnehmung der ausgeübten Tätigkeit und auf die vorausgehende Berufswahl aus. Mit dieser Sichtweise wird ein Beruf zu einem „gegenseitigen Bindeglied zwischen dem Individuum und der Gemeinschaft“ ([Hob80], S. 124f.). Damit übernimmt das Individuum eine Funktion in der Gesellschaft und dient neben der Selbsterhaltung des Individuums der Arterhaltung. In Anlehnung an Dunkmann kann der Beruf als ein Sozialverhältnis angesehen werden, welcher ausschließlich das ideale Bild vom Beruf als Ausgangspunkt hat (vgl. [Hob80], S. 125). Damit wird beispielsweise die Zuordnung eines Individuums zu einer gesellschaftlichen Schicht vorgenommen, welche einerseits durch die eigene Berufswahrnehmung und andererseits durch das gesellschaftliche Bild von diesem Beruf beeinflusst wird. Die Zuordnung ist u. a. mit einem bestimmten Status, einer bestimmten Macht und einem bestimmten Einkommen verbunden (vgl. [Voß15], S. 25). Dieses Verständnis wird durch die bereits im vorausgegangenen Kapitel erwähnte Sichtweise von Kerschensteiner betont, der den Beruf als eine wichtige Station auf dem Weg zur Allgemeinbildung ansieht13.
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Der Beruf selbst stellt damit eine „spezifisch zugeschnittene, auf produktive Aufgaben bezogene und aus gesellschaftlichen Bildungsprozessen hervorgehende soziale Form von Fähigkeiten und Fertigkeiten und/oder dazu komplementärer fachlicher Tätigkeiten und Leistungen“ ([Voß15], S. 25) dar. Ohne auf die genauen Ursachen einzugehen, sei an dieser Stelle ein gewisser Wandel im Verständnis und Bedeutung vom Beruf in Anlehnung an Voß (vgl. [Voß15], S. 30f) skizziert, welche insbesondere durch die Änderungen innerhalb von Strukturen in Betrieben und der Organisation von Arbeitsprozessen impliziert werden. Zunächst kann eine Zunahme der Bedeutung von fachunspezifischen Fähigkeiten genannt werden (1), welche insbesondere durch die schnelle „Veralterung“ vom (Fach-)Wissen begünstigt wird. Somit spielen weniger die fachspezifischen und damit auch berufsbezogenen Komponenten eine wichtige Rolle, sodass hier ein Wandel von einem Fachspezialisten zu einem Individuum mit breiten fachlichen Strukturen vollzogen wird. Des Weiteren ist eine Tendenz zu beobachten, dass der Beruf von dem Lebenslauf (2) entkoppelt wird. Dies bedeutet, dass insbesondere der sogenannte Lebensberuf nicht mehr existiert. Eine Zuordnung von Positionen und dazugehörigen Berufen findet immer seltener statt. Schließlich gewinnt die Gestaltung von Freizeit- und Alltagsaktivitäten immer stärkere Be-
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13 „Der Weg zur Bildung geht über die Arbeit zu der der Einzelne jeweils innerlich berufen [(innere Sicht)] ist oder berufen gemacht [(äußere Sicht)] werden kann“ ([Ker26], S. 189)
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4.4 berufliche sozialisation 67
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deutung im Hinblick auf die Zuordnung innerhalb der Gesellschaftsordnung (3) und übernimmt immer stärker die Rolle, welche früher durch die Berufsgruppenzugehörigkeit erfüllt war. Die Entkopplung von der Lebensorientierung von dem erlernten Beruf ist die Folge dieser Entwicklung.
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Die als Letztes genannte Entkopplung der Lebensorientierung bezieht sich insbesondere auf die „Mensch-Seite“ der Beziehung zwischen dem Menschen und der Welt. Sie wird als „Beruflichkeit“ bezeichnet und zielt auf die Identifizierung des Individuums mit seinem Beruf14 ab. Der Beruflichkeit entgegengesetzt ist die „Funktionsstruktur“, welche die Beziehung zwischen dem Individuum und der Arbeit beschreibt (vgl. [Mey15], S. 11).
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Die oben dargestellte Definition des Begriffs „Beruf“ führt eine Abgrenzung von der reinen Ausübung eine Tätigkeit ein. Somit wird die Arbeit verberuflicht und um die oben genannten Aspekte erweitert. Der nächste Schritt führt über eine akademische Ausbildung zur Profession, welche eine zweite Abgrenzung einführt. Typische Vertreter einer Profession sind Ingenieure, Anwälte und selbstverständlich auch Lehrkräfte. Beide Übergänge zwischen den einzelnen Begriffen sind mit einer Erhöhung der Systematisierung von Wissen, der Steigerung des gesellschaftlichen Ansehens und Prestiges verbunden (vgl. [Mey15], S. 26).
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Beruflichkeit vs. Funktionsstruktur
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Profession
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4.4 berufliche sozialisation
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Trotz der skizzierten Krise des Berufes, welche sogar als das Ende der Beruflichkeit angesehen wird (vgl. [Voß15], S. 30f.), darf die Orientierungsfunktion des Berufes nicht vernachlässigt werden, welche insbesondere in der Anfangsphase und in Umbruchsituationen im Lebenslauf als Orientierungspunkt für die soziale Orientierung und Lieferant für Entwicklungsperspektive dienen (vgl. [BBK98], S. 469). Während in Kapitel 4.1 die Sozialisation in Allgemeinen betrachtet wird, seien an dieser Stelle einzelne Aspekte betrachtet, welche die berufliche Sozialisation in den Vordergrund rücken, wobei an dieser Stelle das Modell von Lempert (vgl. [Lem09]) für die Strukturierung verwendet wird (vgl. Abbildung 18).
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Ausgangspunkt der Betrachtung sind die einzelnen Bedingungen, welche die berufliche Sozialisation beeinflussen. Dabei unterteilt Lempert die Bedingungen in drei Ebenen, welche von den sozialen Systemen (politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen, Schulsystem, Ausbildungssystem) über die einzelnen Institutionen und Organisationen (Schulen, Betriebe, Bildungsträger) bis auf die personale
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Orientierungsfunktion
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Bedingungen
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14 „Beruflichkeit wird als metakognitiver Bewusstseinszustand konzeptualisiert, dessen Operationalisierung über die handlungsbegleitenden Kognitionen zur Relevanz, zur zeitlichen Dominanz und Streckung, zur Kompetenz, Status, Idealität und Sinn der beruflichen Tätigkeit erfolgen könnte„ ([Mey15], S. 25)
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68 begriffliche grundstruktur
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Bedingungen: soziale Strukturen der beruflich bedeutsamen Umwelt (U) Makroebene:
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soziale Systeme
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Mesoebene: Institutionen und Organisationen
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Mikroebene: Personen usw.
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Prozesse: Aspekte der sozialisierenden U-P-Interaktion
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Operationen
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Phasen und Bereiche
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Wahrnehmung und Deutung
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Sozialisation fu¨r den Beruf
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Verarbeitung emotional und kognitiv
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Verhalten und Handeln
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Sozialisation in und durch den
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Beruf
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beruflich bedeutsame außerberufliche
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Situation
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Auswirkungen auf individuelle Pers¨onlichkeitsstrukturen (P)
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berufsspezifische gegenstandsbezogene Qualifikationen und Kompetenzen
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arbeits- und berufsbezogene soziale Kompetenzen und Orientierungen
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allgemeine Perso¨nlichkeitsmerkmale, Kompetenzen und Orientierungen
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Abbildung 18: Modell beruflicher Sozialisation (in Anlehnung an [Lem09], S. 41)
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Ebene, in der das Individuum mit andere Partner direkt interagiert. Selbstverständlich ist eine Abhängigkeit der einzelnen Stufen gegeben, sodass sich beispielsweise ein demokratisches politisches System auf den Aufbau der Schulen und Betriebe auswirkt. Dieser Aufbau beeinflusst maßgeblich die Interaktion zwischen den Lehrenden und Lernenden bzw. zwischen den Ausbildern und Auszubildenden. Lempert weist zudem darauf hin, dass noch eine vierte Ebene (Exosystem) denkbar ist. Dabei handelt es sich um die Systeme, welche nicht direkt im beruflichen Kontext des Individuums mit ihm interagieren. Beispielsweise kann hier die berufliche Situation der Eltern genannt werden, welche die Entwicklung des Kindes maßgeblich beeinflusst (vgl. [Lem09], S. 27). Die bereits erwähnte Veränderung der Bedeutung vom Beruf ist selbstverständlich in den Bedingungen der beruflichen Sozialisation erkennbar. Auf der Makroebene sind insbesondere
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4.4 berufliche sozialisation 69
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die Globalisierung und damit verbundene Internationalisierung der Märkte sowie die Absenkung des Einflusses der nationalen Politik auf diese Märkte Faktoren, welche zunächst Auswirkungen auf die Mesoebene haben. Lempert nennt das Ergebnis dieser Auswirkungen „die neue Unsicherheit“ (vgl. [Lem09], S. 111), wobei er beispielsweise die heterogenen Formen des Personaleinsatzes sowie die Stärkung des Taylorismus15 aufführt. Eine direkte Auswirkung auf die berufliche Sozialisation weisen die Veränderungen auf der Mikroebene auf. So kann beispielsweise die Entwicklung zu einer kontrollierten Autonomie genannt werden, wobei hier arbeitsplatznahe Autonomie und arbeitsplatzübergreifende Kontrollmechanismen die wichtigsten Beschreibungsmerkmale darstellen. Diese Entwicklung führt einerseits zu großen Handlungs- und Entscheidungsspielräumen auf der Arbeitsplatzebene und andererseits zu erhöhten Leistungsanforderungen, welche durch die Kontrollmechanismen erzeugt werden (vgl. [GO98]). Eine weitere Entwicklung ist der sogenannte Arbeitskraftunternehmer, bei dem es sich nicht mehr um einen Arbeitnehmer mit einem festen Arbeitsvolumen, sondern um einen Auftragnehmer handelt (vgl. [Min12], S. 109). Zu seinen Merkmalen zählen nach Minssen die Selbst-Kontrolle, Selbst-Ökonomisierung und Selbst-Rationalisierung, welche als Ergebnis der beruflichen Sozialisation an Bedeutung gewinnen. Auch hier wird die Steuerung und Überwachung der eigenen (arbeitsplatz- bzw. auftragsnahen) Aktivitäten in den Vordergrund gestellt und durch die Vermarktungsnotwendigkeit eigener Fähigkeiten auf dem Auftragsmarkt mit einer „bewussten Durchorganisation von Alltag und Lebenslauf“ ([Min12], S. 110) ergänzt.
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Auf der anderen Seite der beruflichen Sozialisation („Ergebnisseite“16) stehen die Auswirkungen auf die Persönlichkeitsstrukturen des Individuums. Hierbei unterscheidet Lempert zunächst zwischen gegenstandsbezogenen und sozialen Persönlichkeitseigenschaften. Den zweiten Bereich unterteilt er in die berufsbezogenen sowie allgemeinen Persönlichkeitseigenschaften (vgl. [Lem09], S. 29f.). Innerhalb der einzelnen Bereiche lassen sich stets die Persönlichkeitseigenschaften in Qualifikationen, Kompetenzen17 und Orientierungen aufteilen. An
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Auswirkungen
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15 Teilung der Arbeit in kleine Einheiten, um die Effizienz zu steigern und die Komplexität der Arbeitsvorgänge zu senken.
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16 In diesem Zusammenhang muss ausdrücklich die Tatsache betont werden, dass die Persönlichkeitsstrukturen und die Prozesse der beruflichen Sozialisation interdependent sind, sodass sich bei der Persönlichkeitsstruktur zum einen um das Ergebnis der Sozialisation und zum anderen um eine die Sozialisationsprozesse beeinflussende Größe handelt. Selbstverständlich ist eine solche Interdependenz zwischen den bereits diskutierten Bedingungen und den Auswirkungen feststellbar. So beeinflusst beispielsweise das politische System die allgemeinen Persönlichkeitsmerkmale der Bürger, welche ihrerseits zur Stärkung bzw. Schwächung oder gar Änderung des politischen Systems beitragen.
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17 Die Definition des Begriffes „Kompetenz“ sowie die Abgrenzung dieses Begriffes von dem Begriff „Qualifikation“ wird in Kapitel 8 vorgenommen.
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70 begriffliche grundstruktur
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Prozesse
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dieser Stelle soll die Unterscheidung zwischen den einzelnen Bereichen anhand der Orientierungen vorgenommen werden. Während sich die Orientierungen in dem gegenstandsbezogenen Bereich an die Methoden und Vorgehensweisen der dazugehörigen Fachwissenschaft richten, ist im zweiten Bereich die Orientierung an dem Bewusstsein eines Facharbeiters angelehnt. Die allgemeinen Persönlichkeitsmerkmale, welche durch die berufliche Sozialisation verändert werden, zielen hier auf die Sorgfalt und andere sogenannte Tugenden ab (vgl. [Lem09], S. 29ff.).
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Ausgehend von den oben genannten Bedingungen und zielend auf die ebenfalls dargestellten Auswirkungen sollen im Folgenden die Prozesse der beruflichen Sozialisation betrachtet werden. Diese Prozesse sind nach Lempert im Vorfeld nicht didaktisch geplant und laufen nicht kontrolliert ab. Vielmehr sind sie „Begleiterscheinungen anderer Lern- und Arbeitsprozesse“ ([Lem06], S. 414). Lempert unterteilt die (Sozialisations-)Prozesse in zwei Zeithorizonte. Dabei handelt es sich um die eher kurzfristigen Operationen sowie die langfristigen Phasen und Bereiche. Ausgangspunkt der Operationen, welche von Lempert im Sinne des innerhalb der Informatik wohlbekannten EVA-Prinzips18 als drei Teilprozesse definiert werden, ist die Wahrnehmung und Deutung der Bedingungen der Prozesse sowie der Anforderungen der Umwelt, welche an das Individuum gestellt werden. Anschließend erfolgt eine emotionale und kognitive Verarbeitung, welche letztendlich ein Verhalten und Handeln impliziert. Dabei kann das Handeln als eine Reaktion auf den aktuellen Zustand der Umwelt und als ein Agieren im Sinne der eigenen Persönlichkeitsstrukturen angesehen werden (vgl. [Lem06], S. 414f.). Selbstverständlich sind nicht nur das Verhalten und Handeln, sondern auch die ersten beiden Teilprozesse ebenfalls von den Persönlichkeitsstrukturen des Individuums abhängig, wobei auf diesen Aspekt in Kapitel 5 näher eingegangen wird. In dem längerfristigen zeitlichen Horizont der „Phasen und Bereiche“ ist zunächst die „vorberufliche“ Sozialisation (für den Beruf) verortet. Hierbei spielen die Sozialisation in der Familie und der Schule eine entscheidende Rolle. Bei der (anschließenden) Sozialisation in und durch den Beruf treten temporär die Berufsbildenden Schulen und die Betriebe als Hauptinstitutionen innerhalb der beruflichen Sozialisation in den Vordergrund. Weymann weist in diesem Zusammenhang darauf hin, dass die Sozialisation durch den Beruf, welche eine berufliche Spezialisierung beinhaltet, neben den Chancen für die Entwicklung der individuellen Persönlichkeitsstrukturen auch gewisse Hemmnisse impliziert. Dies ist gegeben, wenn einzelne persönliche Entwicklungsmöglichkeiten durch den fehlenden Marktwert ausgeblendet werden (vgl. [Wey04], S. 129). Neben der Sozialisation in dem und durch den Beruf, welche als eine (nicht einzelne) Fortsetzung der Sozialisation für den Beruf angese-
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18 Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe
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4.5 vorbetrachtung zur beruflichen bildung 71
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hen werden kann, nimmt die außerberufliche Sozialisation innerhalb der Institutionen der Familie und des Freundeskreises eine nicht zu vernachlässigbare Bedeutung ein.
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Neben der bereits erwähnten hemmenden Wirkung innerhalb der beruflichen Sozialisation19 seien an dieser Stelle zwei Konflikte skizziert, welche sich durch die Sozialisationsprozesse ergeben. So weist Weymann bei der Notwendigkeit einer Reorganisation im Betrieb auf einen Konfliktpotential im Hinblick auf die Qualifikationsprofile und Interessen der einzelnen Individuen hin. Ein weiterer Konflikt entsteht nach Weymann im Aufeinandertreffen von den Anforderungen der Berufswelt und den individuellen Lebensphasen auf, welcher beispielsweise bei Unterbrechung der Beschäftigung durch eine Schwangerschaft entsteht (vgl. [Wey04], S. 130).
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Abschließend sei an dieser Stelle ein weiterer wichtiger Zusammenhang zwischen dem allgemeinen Begriff der Sozialisation und der beruflichen Sozialisation skizziert. Während bei der Sozialisation der Bezugsrahmen durch die Gesellschaft definiert wird, ist an dieser Stelle insbesondere die Arbeitswelt maßgeblich, welche als eine Untermenge der Gesellschaft angesehen werden kann. Auch hier ist eine gewisse Unfreiwilligkeit der Zugehörigkeit eines Individuums erkennbar, welche bei der Gesellschaft durch Habermas konstatiert wird (vgl. Kapitel 4.1) und durch die Notwendigkeit der finanziellen Absicherung gegeben ist. Überdies darf die gemeinsame Sprache (Fachsprache) innerhalb der Berufswelt als eine wichtige Zugangsvoraussetzung nicht vernachlässigt werden, welche das Individuum erlernen muss.
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Konflikte
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Sozialisation vs. berufliche Sozialisation
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4.5 vorbetrachtung zur beruflichen bildung
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In Kapitel 4.2 wird der Begriff „Bildung“ aus unterschiedlichen Blickwinkeln und in unterschiedlichen Dimensionen betrachtet. Während es in Kapitel 7 insbesondere um das Bildungssystem in Deutschland geht, sei an dieser Stelle die Definition der beruflichen Bildung vorgenommen, welche in der Fachliteratur (oft synonym) als Berufsbildung20 bezeichnet wird. Nach Kerschensteiner handelt es sich bei der beruflichen Bildung um „jene Bildung, welche die individuellen Veranlagungen, Triebe, Neigungen, Interessen aufgreift, um das physische Sein zu einer dauernden Leistungsfähigkeit für die Erhaltung des Lebens im Rahmen einer Gemeinschaft zu bringen“ ([Ker26], S. 38). Dabei stellt er die berufliche Bildung als Zustand dar, wobei aufgrund des in Kapitel 4.3 eingeführten Berufsbegriffes dieser Zustand nicht nur die für die Berufsausübung notwendigen Fähigkeiten
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19 persönliche Entwicklungsmöglichkeiten vs. fehlender Marktwert 20 Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass Berufsbildung vereinzelt mit dem Begriff Berufs-
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ausbildung und dem dualen System der beruflichen Bildung synonym verwendet wird. Diese Verwendung ist aus Sicht des Autors der kFdE irreführend und wird in diesem Rahmen nicht praktiziert.
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berufliche Bildung als Ziel und Weg
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72 begriffliche grundstruktur
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berufliche Bildung als Verfahren
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soziale Bildung
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und Fertigkeiten (innere Sicht) beinhaltet, sondern auch die gesellschaftliche Stellung des Individuums (äußere Sicht) impliziert. Wie bereits bei der Betrachtung des übergeordneten Begriffes Bildung ist die berufliche Bildung gleichzeitig nie abgeschlossen und somit als der Weg zu diesem Zustand anzusehen.
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Auch wenn die Bildung in Anlehnung an Tenberg in Kapitel 4.2 im Sinne von Selbstbildung betrachtet wird, muss ein solcher Weg eingeleitet und begleitet werden (vgl. [Ker26], S. 227). Das Leitziel einer solchen Begleitung, welche die dritte Sichtweise auf den Begriff (berufliche) Bildung darstellt und von Kerschensteiner als (Bildungs-) Verfahren bezeichnet wird, ist das Erübrigen dieser Begleitung21. In dem Bildungsprozess werden dabei neben dem (didaktischen) Objekt (hier: Lernende bzw. Schülerinnen und Schüler) die didaktischen Mittel („Inhalte“ bzw. Bildungsgüter) und das (didaktische) Subjekt (hier: Lehrende) als wichtig angesehen. Um die Verfahren professionell zu betreiben, wobei dies als Ziel für die Gesamtheit der Handlungen einer Lehrkraft angesehen wird, ist eine Theorie notwendig, welche nach Kerschensteiner Folgendes berücksichtigen muss (vgl. [Ker26], S. 245)22:
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• Gesetze der Geistesentwicklung eines Individuums, welche zum Teil allgemeingültig und zum Teil individuell sind (vgl. Kapitel 5).
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• Struktur der Bildungsgüter (vgl. Kapitel 11) und die Möglichkeiten des didaktischen Wirkens (vgl. Kapitel 13)
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• Innerer Zustand der Lehrenden (vgl. Kapitel 5)
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• Prinzipien und Regeln des didaktischen Handelns (vgl. Kapitel 13, Kapitel 14) und der Organisationsstruktur des Bildungssystems (vgl. Kapitel 7 und Kapitel 11)
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Um die Betrachtungen der Allgemeinbildung aus dem Kapitel 4.2 und die Vorbetrachtungen zum Thema berufliche Bildung abzuschließen sowie die einzelnen Aspekte der beruflichen Bildung in Kapitel 7 zu vertiefen, sei an dieser Stelle die soziale Bildung nach Kerschensteiner erwähnt. Dabei handelt es sich um eine Bildungsart, welche das Individuum in den Dienst der Gesellschaft stellt und somit die Fortsetzung der „staatsbürgerlichen“ Erziehung darstellt (vgl. [Ker26], S. 184f.). Kerschensteiner subsumiert die berufliche und
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21 „Schritt für Schritt weicht die vermittelnde Autorität der sich kundgebenden sittlichen Freiheit, die, einmal geweckt, die treibende Kraft aller weiteren Gestaltung ist. Freilich gänzlich verschwinden wird ihre Wirksamkeit um so weniger, je vollkommener sie ihre Aufgabe erfüllen konnte.“ ([Ker26], S. 228)
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22 Bei der Auflistung der einzelnen Anforderungen an die Theorie werden die wichtigsten Kapitel dieser Habilitationsschrift erwähnt, welche sich schwerpunktmäßig mit dem jeweiligen Aspekt auseinandersetzen. Damit ist die Angabe nicht vollständig, um die Übersichtlichkeit beizubehalten.
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4.6 information und wissen 73
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die soziale Bildung unter dem Begriff „Zwecksbildung“, welche ausgehend von dem allgemeinbildenden Auftrag der Berufsbildenden Schulen im Rahmen der kFdE als berufliche Bildung (im weiteren Sinne) bezeichnet wird.
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erweiterter Bildungsbegriff
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4.6 information und wissen
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Die Annäherung an die Begriffe Information und Wissen, welche neben Sozialisation und Bildung einen zweiten Schwerpunkt von Kapitel 4 darstellen, findet anhand der Betrachtung statt, welche aus dem Bereich der Informatik stammt. Dabei wird von dem allgemeinen Kommunikationsmodell ausgegangen, welches in Abbildung 19 (vgl. bspw. [ESB16], S. 37) dargestellt wird.
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Sender (Quelle)
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Codierer
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Nachricht Kanal
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Decodierer
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Empfa¨nger (Senke)
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Vorgehensweise
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Abbildung 19: Kommunikationsmodell
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Die unterste Ebene der Kommunikation zwischen dem Sender bzw. der Quelle und dem Empfänger bzw. der Senke stellen Zeichen dar (vgl. Abbildung 20). Die Menge der Zeichen, welche die beiden Kommunikationspartner verwenden, wird als Alphabet bezeichnet. Dabei beinhaltet ein Alphabet neben den einzelnen Zeichen eine Ordnungsrelation, sodass eine feste Reihenfolge der Zeichen angegeben werden kann. Eine bestimmte Zeichenfolge stellt eine Nachricht dar, welche vom Sender zum Empfänger geschickt wird (vgl. [ESB16], S. 38). Dabei werden die Nachrichten oft als Daten bezeichnet. Um die Verständigung der beiden Kommunikationspartner auf dieser (zweiten) Ebene der Kommunikation sicherzustellen, müssen sie identische Syntax23 verwenden. Die jeweiligen Nachrichten erfordern eine Interpretation, welche sie in einen individuellen Kontext setzt. Dies bedeutet gleichzeitig, dass die Nachricht subjektiv wahrgenommen wird. Das Ergebnis der Interpretation ist die Information (vgl. [ESB16], S. 38; [Krc15], S. 4). Sowohl umgangssprachlich als auch insbesondere im Bereich der Informatik wird der Begriff Informationsgehalt verwendet. Der Informationsgehalt einer Nachricht steigt, wenn der Inhalt spezifisch, eingegrenzt, selten (überraschend) und präzise ist (vgl. [ZZZ16], S. 276f.).
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Die Betrachtung des Begriffes Information sei an dem Beispielsatz „Der
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Ohm’sche
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Widerstand
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einer
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Leitung
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kann
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durch
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die
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Formel
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R
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=
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ρ
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l A
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stimmt werden und beträgt für die vorliegende Leitungsrolle 42 Ω“ verdeut-
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licht. Bei den verwendeten Zeichen handelt es sich um Ziffern, Buchstaben
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und mathematische Zeichen, welche aus dem Alphabet A = {0, ..., 9, a, ..., z,
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23 hier: Aufbau der Nachricht
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Nachricht Beispiel
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74 begriffliche grundstruktur
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A, ..., Z, α, ..., ω, stammen. Die Nachricht selbst ist als ein deutscher Satz formuliert und folgt den grammatikalischen Regeln der deutschen Sprache, welche somit die Syntax vorgeben. Als Information kann die Formel für die Berechnung des Widerstandes sowie der Widerstandswert angesehen werden. Der Informationsgehalt ist subjektiv, sodass ein Laie sowohl die Formel als auch den Wert als „überraschend“ ansieht. Für eine Fachkraft ist lediglich der Wert von Interesse, da die Formel bekannt ist und nicht mehr der Nachricht entnommen werden muss.
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Wissen philosophische Sicht
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Wissen ökonomische Sicht
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Eine Vernetzung der Information mit den bereits vorliegenden subjektiven Konstrukten24 führt zum Aufbau vom Wissen. Aus philosophischen Sicht wird u. a. das Wissen als „wahre gerechtfertigte Überzeugung“ betrachtet, sodass „eine Person etwas weiß, wenn
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• eine Person von einer bestimmten Proposition (Aussage) selbst überzeugt ist,
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• der durch die Proposition ausgesagte Sachverhalt tatsächlich besteht und
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• die Person durch rationale Gründe dazu bewogen wurde, davon überzeugt zu sein ([Mus93] nach [Gut15], S. 28).
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Eine solche Auffassung weist den gravierenden Nachteil auf, dass diese Überzeugung falsch bzw. nicht mehr aktuell sein kann. Aus diesem Grund entwickelte sich eine pragmatische Definition des Wissens, welche das „Wissen eines Individuums“ mit seinem Können bzw. seinen (mentalen) Fähigkeiten verknüpft (vgl. [Gut15], S. 31f.). Dies führt zu einer möglichen ökonomischen Betrachtung dieses Begriffes, welche das Wissen als eine Ressource ansieht. Sie wird im Rahmen eines Qualifikationsprozesses in dem Individuum verankert (vgl. [Gut15], S. 42ff.). Dabei kann das Wissen auch als eine Grundlage für das Handeln, Können und Wettbewerbsfähig sein angesehen werden (vgl. Abbildung 20). Probst et al. sehen Wissen als die „Gesamtheit der Kenntnisse und Fähigkeiten, die Individuen zur Lösung von Problemen einsetzen“ ([PRR12], S. 23). Sie weisen darauf hin, dass es sich auf Informationen stützt und an Personen gebunden ist (vgl. [PRR12], S. 23).
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4.6.1 Wissenskonzept nach De Jong und Ferguson-Hessler
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Typ von Wissen
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De Jong und Ferguson-Hessler unterscheiden zwei Dimensionen der Beschreibung von Wissen, wobei es sich um den Typ und die Qualität des Wissens handelt (vgl. [JFH96], S. 105ff.). Bei der Definition der einzelnen Typen ist die Fähigkeit des Individuums Probleme zu lösen ein strukturierendes Merkmal, wobei die Autoren zwischen den folgenden vier Typen unterscheiden:
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24 An dieser Stelle sei auf die spätere Betrachtung (vgl. Kapitel 5.1) verwiesen.
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