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Über dieses Buch

Überdurchschnittlich viele Studierende in den ingenieurswissenschaftlichen Fächern brechen ihr Studium ab, am Arbeitsmarkt sind Ingenieure dagegen Mangelware. Umso lohnender ist da die Investition in eine zeitgemäße Didaktik. Unter der Berücksichtigung der zunehmenden Komplexität durch die Digitalisierung in den Ingenieurwissenschaften und am Arbeitsplatz zeigt das Buch, wie Lehrkräfte die Inhalte des Ingenieurstudiums und der technischen Lehre handlungsorientiert vermitteln können.

Das Buch ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil präsentieren die Autoren die didaktischen Grundlagen. Sie erläutern grundlegende pädagogische Ansätze wie Kompetenz- und Handlungsorientierung im Unterricht und die Bedeutung von Lehr- und Lernzielen mit speziellem Fokus auf der Didaktik technischer Fächer. Daneben verknüpfen sie die theoretischen Grundlagen wichtiger technischer Fachgebiete mit den praktischen Anwendungen der unterschiedlichen Branchen.

Der zweite Teil bietet einen didaktisch durchdachten Lehr- und Übungskatalog mit einem breiten Spektrum an Methoden, der zur innovativen Lehrstoffvermittlung anregt. Am Beispiel der ingenieurswissenschaftlichen Grundlagenfächer bereiten die Autoren die technischen Inhalte fachlich auf und skizzieren auf der Basis dieses Grundlagenwissens einen möglichen Kompetenzerwerb. Mit Hilfe dieses Katalogs können die Leser adäquate Lehr- und Lernmethoden auswählen.

Mit ihrem Buch wollen die Autoren Lust machen auf eine neue, innovative Art der technischen Lehre. Ein handlungsorientiertes pädagogisches Handbuch für Dozenten an technischen Universitäten, Hochschulen und Technischen Fachschulen, das ergänzend zur technischen Fachliteratur eingesetzt werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Die Notwendigkeit didaktischer Grundlagen für die technische Lehre
Die Didaktik allgemein bzw. die Fachdidaktik im Speziellen stellt ein grundlegendes Kernelement jeder Lehr-/Lernsituation dar. Sie beschreibt, wie und in welchem Rahmen ein nachhaltiger Kompetenzerwerb bei Lernenden sichergestellt werden kann. Kombiniert mit dem jeweiligen Fachinhalt professionalisiert didaktische Kompetenz die Tätigkeit der Lehrpersonen. Im ingenieurswissenschaftlichen Bereich steht die technische Didaktik erst am Anfang der wissenschaftlichen Verankerung. Dieses Kapitel zeigt Grundbegriffe der Technik-Didaktik auf und gibt einen Überblick über zugrundeliegende Prämissen dieser Wissenschaftsdisziplin.
Sabrina Romina Sorko

Grundlagen der Technik-Didaktik

Frontmatter

2. Kompetenzen im Zeitalter der Digitalisierung

Digitale Kompetenzen und wie sich die Anforderungen an Mitarbeiter und damit auch Studierende verändern
Die zunehmende Digitalisierung bringt einen Wandel der Anforderungen an die Arbeitskräfte von morgen mit sich. Um darauf als Bildungseinrichtung adäquat reagieren zu können, ist ein Grundverständnis über Kompetenzorientierung und deren Vorläufer notwendig. Die Entwicklung und Definition des klassischen Kompetenzbegriffs sowie eine Einführung über digitale Kompetenzen sind Inhalt dieses Kapitels.
Sabrina Romina Sorko, Birgit Rabel

3. Handlungsorientierung im Zeitalter der Digitalisierung

Handlungsorientierung Handlungsorientierung und wie sich die Anforderungen an die Didaktik verändern
Die zunehmende Digitalisierung bringt einen Wandel der Anforderungen an die Arbeitskräfte von morgen mit sich. Um darauf als Bildungseinrichtung adäquat reagieren zu können, ist ein Grundverständnis über Handlungsorientierung und dessen Vorläufer notwendig. Die Definition und Grundlagen des klassischen Handlungsbegriffs sowie die Methoden und die Vor-und Nachteile sind Inhalt dieses Kapitels.
Wolfram Irsa

4. Bedeutung von Lehr-/Lernzielen

Lehr-/Lernziele Lehr-/Lernziele als Grundlage für handlungsorientierte Lehr-/Lernarrangements Lehr-/Lernarrangements
In den vorangegangenen Kapiteln wurde der Begriff der Lehr-/ bzw. Lernziele und ihre Bedeutung für kompetenzorientierte, handlungsorientierte Lehre besprochen. Dieses Kapitel geht näher auf den angesprochenen Nutzen von Lehr-/Lernzielen ein und gibt einen Überblick darüber, wie diese wirksam formuliert werden können. Zudem wird aufgezeigt, welche Rolle bzw. Wirkung Lehr-/Lernziele in der Aus-, Fort- und Weiterbildung einnehmen und welche Herausforderungen damit in Verbindung stehen.
Sabrina Romina Sorko

Technischer Lehr- und Übungskatalog

Frontmatter

5. Index zum Übungskatalog

Übersicht über die behandelten Themen, das angestrebte Kompetenzniveau und dazu verwendete Methoden
Dieses Kapitel dient als Einstieg in den Lehr- und Übungskatalog und gibt eine Übersicht über den Umfang der vermittelten Fachinhalte und die dazu vorgeschlagenen Übungen. Ebenso finden sich in diesem Kapitel didaktische Hinweise zum Umgang mit dem Lehr- und Übungskatalog.
Sabrina Romina Sorko, Wolfram Irsa

6. Werkstoffeigenschaften

Technische und wirtschaftliche Beurteilung von Werkstoffen
Dieses Kapitel enthält grundlegende Fachinhalte aus der Werkstoffkunde, wobei die technische und auch wirtschaftliche Bedeutung behandelt wird. Der Schwerpunkt wird dabei auf die Einteilung der Werkstoffe und auf die Werkstoffeigenschaften gelegt. Als Vorbereitung auf den methodischen Teil werden auch grundlegende Inhalte zur Werkstoffauswahl und Werkstoffprüfung behandelt. Bei Verfügbarkeit eines gut ausgestatteten Prüflabors (z. B. Zugprüfmaschine, Härteprüfeinrichtungen etc.) wäre eine Vertiefung des technischen Stoffgebiets durch praktische Übungen sinnvoll. Im vorliegenden Kapitel werden Methoden und Übungen vorgestellt, die ohne kostenintensives Equipment durchgeführt werden können und zu einer Vertiefung des Verständnisses über Werkstoffe und deren Eigenschaften beitragen.
Wolfgang Waldhauser, Eva Maria Neubauer

7. Lichtmikroskopische Gefügeanalyse

Beurteilung der Gefüge metallischer Werkstoffe durch Einsatz eines Lichtmikroskops
Im Zuge dieses Kapitels werden die Herstellung von metallografischen Schliffen und die lichtmikroskopische Beurteilung inklusive der wichtigsten Gefüge (Ferrit, Perlit, Bainit, Zementit und Martensit) näher erläutert und mit ausgewählten praktischen Übungsbeispielen gefestigt.
Sabrina Romina Sorko, Thomas Willidal

8. 3-D-Druck

Additive Fertigung mit mittlerer Oberflächengüte
Dieses Kapitel enthält eingangs grundlegende Fachinhalte zur Additiven Fertigung. Es wird insbesondere auf die Einordnung zu bewährten Strukturen (DIN8580 ) in der Produktionstechnik geachtet sowie auf einen umfassenden Überblick über die Einteilung der verschiedenen 3-D-Druck Technologien. Daran anknüpfend werden die Verfahren mit festen Ausgangsmaterialien detailliert erläutert. Die Verfahren mit flüssigen Ausgangsmaterialien werden danach behandelt. Es werden in Summe 17 verschiedene Verfahren beschrieben. Insbesondere werden erreichbare Maßgenauigkeit, Oberflächengüte, Temperaturbereiche und Anwendungsgebiete besprochen inklusive der Erläuterung von Vor- und Nachteilen. Danach sind vier Übungen im Methodischen Teil vorbereitet, um die Inhalte weiter zu vertiefen und das Wissen zu verfestigen. Dabei wird besonders Wert auf die physikalischen Grundlagen der Ausgangsstoffe gelegt, um die Möglichkeiten der Verfahren besser bewerten zu können.
Wolfram Irsa, Karin Besendorfer

9. Festkörperreibung

Technische und wirtschaftliche Beurteilung von Reibpaarungen
Dieses Kapitel enthält neben grundlegenden Fachinhalten zur Tribologie auch damit einhergehende technische und wirtschaftliche Aspekte. Der Schwerpunkt wird dabei auf die Festkörperreibung gelegt, und es werden auch die wichtigsten Verschleißmechanismen als Folge der Reibung vorgestellt. Im methodischen Teil werden Übungen mit einem Präzisionsreibungsmessgerät vorgestellt, die einerseits zur Veranschaulichung und Verifizierung des Coulomb’schen Reibungsgesetzes dienen und andererseits zum Verständnis und zur Demonstration der Unterschiede zwischen Gleit- und Haftreibung sowie der Einflüsse von Gleitgeschwindigkeit, Materialpaarung und Oberflächenbeschaffenheit der Gleitpartner auf die Reibungskraft beitragen.
Sabrina Romina Sorko, Wolfgang Waldhauser

10. Längenprüftechnik

Längenprüftechnik als Teil der Qualitätskontrolle
In diesem Kapitel werden theoretische und praktische Fachinhalte zur Durchführung von Messungen vermittelt. Nach einer kurzen grundlegenden Einführung in die Thematik zeigt das Kapitel anschaulich, wie die Lernenden Messungen durchführen und auf ihre Richtigkeit hin beurteilen können. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf dem Umgang mit Messabweichungen. Der zweite Schwerpunkt gibt einen Überblick über unterschiedliche Prüfmittel und die damit durchgeführten Prüfverfahren. Durch die didaktischen Übungen kann sichergestellt werden, dass die Lernenden die Grundlagen zur Längenprüftechnik nicht nur erklären, sondern auch anwenden können.
Christian Eck, Sabrina Romina Sorko

11. Wälzlager

Maschinenelement Wälzlager in der industriellen Wertschöpfung
Dieses Kapitel enthält die grundlegenden Fachinhalte zum Maschinenelement Wälzlager, welche zum Kompetenzerwerb für Wirtschaftsingenieure erforderlich sind. Dazu werden der Hintergrund, die prinzipiellen Ausführungsarten und deren Eigenschaften, die Bezeichnungsnormen und die für den richtigen Einsatz erforderliche Auswahl beschrieben. Ein Einblick in die vielfältigen Einsatzgebiete von Wälzlagern und ein Ausblick auf zukünftige Schwerpunkte runden den fachlichen Beitrag ab.
Gerhard Hanzl, Clemens Fischer

12. Stirnradgetriebe

Von der technischen Zeichnung zur Montage eines Stirnradgetriebes
Dieses Kapitel enthält eingangs grundlegende Fachinhalte wie Nutzen und Unterarten von Stirnrädern . Daran anknüpfend werden unterschiedliche Einsatzbereiche von Stirnrädern beschrieben. Darüber hinaus gibt das Kapitel Einblick in die technischen Skizzen von Stirnradgetrieben inklusive Bemaßung und geht näher auf geeignete Werkstoffe ein. Konkrete Beispiele für Anwendungsfelder in der Praxis runden den fachlichen Teil des Kapitels ab. Im methodischen Teil werden Übungen vorgestellt, die Kompetenzen auf allen Niveaustufen in den Handlungsfeldern „Komponenten des Stirnradgetriebes“, „Technische Zeichnungen und Bemaßung des Stirnradgetriebes“ sowie „Montage des Stirnradgetriebes“ trainieren.
Wolfram Irsa, Sabrina Romina Sorko

13. MPS Workstation

Regelungstechnik zum Begreifen
Dieses Kapitel enthält eingangs grundlegende Begrifflichkeiten und Fachinhalte zur Regelungstechnik. Daran anknüpfend werden unterschiedliche Reglertypen sowie Regelstrecken und deren Einsatzbereiche beschrieben. Darüber hinaus gibt das Kapitel Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise der Festo MPS Workstation. Im methodischen Teil werden Übungen vorgestellt, die Kompetenzen auf allen Niveaustufen in den Handlungsfeldern „Grundlagen zu Steuerung und Regelung“, „Komponenten der Workstation (Aktorik und Sensorik)“ sowie „Automatische Regelung“ trainieren.
Barbara Mayer, Eva Maria Neubauer

Backmatter

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