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MINT-Blockkurse

Diese MINT-Blockkurse dienen im Vergleich zu unseren Tageskursen eher einer vertiefenden Behandlung verschiedener naturwissenschaftlicher oder technischer Themen.

Die Erarbeitung der Themen erfordert mehrere Termine im Schulhalbjahr. Sie richten sich an besonders mintinteressierte Schülerinnen und Schüler.

Die Schulen können die MINT-Blöcke in ihren Wahlpflichtfächern verankern oder im Rahmen des Projektkurses in der Oberstufe durchführen. Eine individuelle zeitliche und organisatorische Abstimmung erfolgt in enger Abstimmung mit dem zdi-Zentrum.


Herstellung eines Sattelschlepper-Modells

In diesem Kurs sollen die SuS handgeführte Werkzeuge, ortsfeste Maschinen wie Bohrmaschinen und Metallwerkstoffe in Arbeitsabläufen kennenlernen und bedienen können.

Dazu bekommen die SuS einen konkreten Arbeitsauftrag.

Ziel dieses Kurses ist es, den SuS einen vertiefenden Einblick in die metallverarbeitenden Berufe zu geben, in dem Sie erste eigene Erfahrungen in diesem Bereich machen können und den Umgang mit handgeführten Werkzeugen, Maschinen und Werkstoffen erlernen. Von der Planung, über die Fertigung bis zur Qualitätskontrolle erlernen die SuS den gesamten Produktions- und Fertigungsverlauf kennen. Aus einem Aluminium Vierkantprofil soll der gesamte Sattelschlepper gefertigt werden, so dass die SuS ressourceneffizient arbeiten können und wenig Restmaterial übrigbleibt. Prüfmittel wie Flachwinkel, Stahlmaßstab, Messschieber und Winkelmesser müssen fachgerecht erlernt und benutzt werden können.

Nach der Endmontage des Sattelschleppers sollen die SuS ihren Sattelschlepper präsentieren, reflektieren und ihre Ergebnisse in der Gruppe besprechen.

 

Jahrgangsstufe: 5-7
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
Termin: nach Vereinbarung
Sonstiges: dieser Kurs kann in der Schule im Wahlpflichtfach verankert werden

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Technisches Zeichnen eines Sattelschleppers mit CAD Inventor
Bevor man einen Sattelschlepper von Hand fertigen kann, braucht man eine technische Zeichnung mit entsprechenden Maßen.Sattelschlepper
Die Schüler/innen sollen lernen, technische Zeichnungen eines Sattelschleppers zu erstellen. In einem weiteren Kurs kann dann der Sattelschlepper als Modell angefertigt werden.

Beim technischen Zeichnen ist der Umgang mit dem PC und dem professionellen CAD Programm Inventor maßgeblich. Ziel ist Formen in drei Dimensionen zu erstellen und zu Baugruppen oder ganzen Werkstücken zusammen zu fügen. Dazu modellieren die Schüler/innen digital einen Körper grob vor und passen ihn dann Stück für Stück hinsichtlich Form, Farbe, Details und Maße an.Das Programm ermöglicht auch einfache Bohrungen und Schrägen mit nur wenigen Klicks zu erstellen und einzelne Bauteile oder ganze Werkstücke in alle Richtungen zu drehen und zu verschieben.Auch individuelle Modelle des Sattelschleppers mit abgewandelten Formen, Farben und Designs sind möglich.

Zuletzt werden aus den digitalen Modellen die technischen Zeichnungen abgeleitet, die jeder Schüler für sich ausdrucken kann.
Der Kurs fördert das räumliche Vorstellungsvermögen, trägt zu einem besseren Umgang mit PCs bei, ermöglicht die technische Anwendung von Werkstoffen und zeigt wie man diese Werkstoffe fertigen und verbinden kann.

 

Jahrgangsstufe: 8
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
Termin: nach Vereinbarung
Sonstiges: dieser Kurs kann in der Schule im Wahlpflichtfach verankert werden

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Bau eines Leuchtschildes
Gegenstand dieser Maßnahme ist die Erstellung eines Leuchtschildes. Bei diesem Modul kommen sowohl Fertigkeiten der Elektrotechnik als auch der Metalltechnik zum Tragen. Der bewusst angesetzte fächerübergreifende Ansatz lehnt sich an den Produktionsprozessen der Industrie an, in der ebenso verschiedene Produktionsbereiche an der Herstellung eines Produktes beteiligt sind.

Im Bereich der Metalltechnik sollen SuS Kernqualifikationen der Metalltechnik (manuell und maschinell), wie Anreißen, Körnen, Bohren Senken, Gewindeschneiden, Feilen, Sägen, Kennzeichnen, Fügen, Gravieren, Montieren, Biegen, Messen und Prüfen erlernen.
Es werden verschiedene Materialien verwendet, wie Aluminium, Plexiglas und diverse Normteile.
Im Bereich Elektronik lernen die Schüler die Grundlagen eines einfachen Stromkreis mit Hilfe von elektronischen Bauteilen kennen. Anschließend  sollen die SuS das Erlernte anwenden und selbstständig eine Schaltung zur Beleuchtung der Plexiglases des Leuchtschildes entwickeln und einbauen.

Während des gesamten Zeitraums wechseln die SuS zwischen Elektrotechnik und Metalltechnik. Nach Fertigstellung des Metallsockels des Leuchtschildes werden die angefertigten elektrischen Bauteile montiert und angeschlossen.
Die SuS dürfen das Leuchtschild mit individueller Gravur mit nachhause nehmen.

 

Jahrgangsstufe: 8 – 9
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
Termin: nach Vereinbarung
Sonstiges: dieser Kurs kann in der Schule im Wahlpflichtfach verankert werden

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Tensideanalyse

Hierbei haben die SuS die Möglichkeit am BKU Uerdingen selbständig mittels professioneller Entwicklungsumgebungen, im Schülerlabor des Berufskollegs, aufeinander aufbauende chemische Versuche und chemische Synthesen durchzuführen und im Rahmen des Qualitätsmanagements bzw. der Qualitätssicherung zu beurteilen.

Die SuS sollen dabei den Zweck für den Einsatz unterschiedlichster Tenside und Waschmittel im täglichen Leben erkennen. Erfahrungen aus dem täglichen Leben sollen in den naturwissenschaftlichen Bereich transferiert werden und umgekehrt. Die Teilnehmer arbeiten sich gemeinsam mit dem Dozenten in einfache Synthese und qualitative sowie quantitative Analysetechniken ein. Sie lernen durch die selbstständige Arbeit in der Arbeitsgruppe den richtigen Umgang mit Chemikalien und Laborgeräten, deren Lagerung und auch die Entsorgung kennen.

Am Beispiel der Seifenherstellung mit unterschiedlichen Synthesewegen werden diesen Lernerfahrungen praktisch erarbeitet. Die SuS erarbeiten verschiedene Lösungswege und reflektieren Ihre Entscheidungen und Ergebnisse. Am Ende wird das Ergebnis der Arbeitsschritte verglichen und von der Gruppe im Rahmen des QM ( Reproduzierbarkeit ) bewertet.

Es ist erwünscht, dass die Teilnehmer die Problemstellung um ihre eigenen Ideen erweitern.
Abschließend stellen die SuS eine Handcreme unter Zusatz eines Tensides her und definieren den Emulsionstyp durch eine qualitative Analyse bzw. durch Anfärbeversuche. Die SuS präsentieren ihre Produkte im Rahmen eines Kurzvortrages unter zu Hilfenahme ihres Arbeitsskriptes vor. Sie stellen ihre Arbeitsweise und deren Auswirkung in Bezug auf Reinheit und Wirkungsweise (Waschwirkung und Emulgiervermögen) auf die Produkte dar und vergleichen zur Lernerfolgskontrolle ihre Ergebnisse mit denen ihrer Klassenkameraden.

Ziel ist es, den SuS einen vertiefenden Einblick in die Berufs- und Studienbereiche mit dem Fach Chemie zu vermitteln, ihnen die Möglichkeit zu geben Synthesetechnik, Analytik und Qualitätsmanagement anzuwenden und ihnen somit verschiedene Tätigkeiten aus dem Berufs- und Studienalltag des jeweiligen Faches näher zu bringen.

 

Jahrgangsstufe: 9
MINT-Fach: Chemie
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
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Bau einer digitalen Ampelschaltung

Die SuS haben die Möglichkeit im zdi Labor am Berufskolleg Uerdingen die Grundlagen der Digitaltechnik, der Steuerungstechnik der Programmiersoftware „Logosoft Comfort V7.0, sowie der Siemens SPS LOGO kennen zu lernen. Das Ziel des Kurses ist es eine digitale Ampelschaltung selbst zu programmieren.

Die Teilnehmer lernen im theoretischen Teil die Grundlagen des elektrischen Stromes, dessen Grundschaltungen und die Funktionen von digitalen Bausteinen kennen.

Die SuS haben die Möglichkeit aus dem Erlernten, eine eigene Ampelsteuerung zu programmieren. Dabei ist es gewünscht, dass die eigenen Ideen zum entsprechenden Ergebnis führen. Nach einer gemeinsamen Analyse der verschiedene Lösungswege wird für alle der optimale Programmieransatz mittels Weg/Zeitdiagramm dargestellt. Dann schließt sich ein in Kleingruppen durchgeführtes Automatisierungsprojekt (Lauflicht mit Blinker) an, bei dem die LOGO! als zentrales Steuerelement eingesetzt wird. Dabei werden folgende Lerninhalte vermittelt:

• Informationen logisch verknüpfen
• Grundzüge der Digital- und Automatisierungstechnik erarbeiten
• Logikmodule verdrahten und „grafisch“ programmieren
• Programmiersoftware nutzen
• Automatisierungsaufgaben analysieren und lösen
• Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe-Prinzip (EVA) erfahren
• Programme mit LOGO!-Soft erstellen

Entsprechend der Aufgabenstellung müssen die SuS einen logischen Schaltplan planen, in die Software übertragen und mit der Simulations-Funktion überprüfen. Eventuell Aufgabenstellungen sollen sie zunächst in Teilprobleme zerlegen und diese dann lösen.

Weitere Sonderfunktionen (Stromstoß, Zeitverzögerung. Taktgeber) sollen sie erproben und bei weiteren Aufgabenstellungen nutzen. In Einzelarbeit soll jeder dann die Steuerung planen, programmieren und in Betrieb nehmen. Am Ende erfolgt eine Abschlusspräsentation.

Ziel ist es, den SuS einen vertiefenden Einblick in den Berufs- und Studienbereich der Elektrotechnik und Informatik zu vermitteln und dieses dann selbst praktisch umzusetzen.

 

Jahrgangsstufe: 9
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
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Raspberry Pi - Sensorenanwendung in der Medizin

In dem Projekt  geht es um die Anwendung von Sensorik-Bauteilen und das Auslesen mit einem Einplatinencomputer, dem Raspberry Pi. Dazu ist folgender Ablauf vorgesehen:

Vorab werden die Schüler/innen in der Schule in die Thematik eingeführt.

Es erfolgt ein erster Praxisteil in der Hochschule Niederrhein, indem die Schüler den Raspberry Pi kennenlernen und erste Programmierübungen absolvieren. Die SuS besuchen die Vorlesung „Computerarchitektur“ an der Hochschule Niederrhein, um ihr Wissen zu vertiefen.

Darüber hinaus findet ein Besuch am Helios-Klinikum statt, um die Anwendung der Technik in der Praxis kennenzulernen. Diese Veranstaltung soll Möglichkeiten/Einsatzgebiete aufzeigen. Anschließend ein zweiter Praxisteil geplant, bei dem eigenständig an ihren Projekten weiter arbeiten können.

Im zweiten Praxisteil geht es dann darum, das Wissen aus den ersten Praxisteil, den Vorlesungen und dem Praxisbesuch selbstständig anzuwenden. In einem Projekt sollen die Schüler selbst einen Pulssensor auslesen. Dies beinhaltet die korrekte Hardwareverkabelung (Medizintechnikaspekte) von Sensoren, Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler) und verarbeitendem Computer (Raspberry Pi) sowie die anschließende Programmierung (Signale korrekt einlesen, auswerten und darstellen).

Dabei werden das selbstständige Arbeiten am Projekt sowie die kritische Reflexion in der Gruppe geübt.

Am Ende werden dann die Ergebnisse in Form der fertigen Sensoranwendung (Verkabelung + Programmierung) präsentiert. Dazu soll die Pulsmessung mit Hilfe des selbst verkabelten Systems erfolgen und die Ergebnisse im Computer dargestellt und interpretiert werden. Dies erfolgt dann im Plenum am Ende des Kurses.

Der Einblick durch den Besuch im Helios-Klinikum soll die SuS dazu befähigen, die eigene Leistung kritisch zu bewerten und folgenden Fragen nachzugehen:

  • Was habe ich bisher erreicht?
  • Was würde noch fehlen, um einen solchen Sensor im Klinikum einsetzen zu können.

Das Projekt hat das Ziel, das Interesse von Schülerinnen und Schüler für das Studium der Medizintechnik an der HS Niederrhein zu wecken und darüber hinaus frühzeitig für Technik zu begeistern und interessante Alltagsfragestellungen im Rahmen der Sensorik durch Experimentieren mit eigenen Bauteilen kennenzulernen. Dabei profitieren die Schülerinnen und Schüler von den anschaulichen Anwendungsfällen im Helios-Klinikum sowie den technischen Möglichkeiten an der Hochschule Niederrhein.

 

Jahrgangsstufe: Q1/Q2
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik, Biologie
Dauer: ca. 6 Termine à 4 Stunden
Ort: HS Niederrhein, Helios Klinikum
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MINT-Blockkurs für Seiteneinsteiger

Die Schülerinnen und Schüler (SuS) erhalten Kenntnisse und Fertigkeiten der grundlegenden Metallverarbeitung mit handgeführten Werkzeugen und konventionellen Zerspanungsmaschinen anhand kleinerer Projektarbeiten sowie Grundlagen der Elektrotechnik und Elektronik anhand von Schaltungen und Messungen.

Die SuS werden zunächst in die Grundlagen der Elektrotechnik, Metall und Konstruktionstechnik eingeführt, um Platinen und Schaltungen und Gehäuse eigenständig konstruieren zu können. Sie erhalten dann mehrere Arbeitsaufträge mit unterschiedlichem Schwierigkeits-Niveau, die Sie im Laufe des Blockkurses entwickeln und fertigen sollen:

Namensschild:
Für die Aufbewahrungsfächer in der Metallwerkstatt sollen Namensschilder angefertigt werden. Die Namensschilder sollen einheitlich sein (Größe, Form, Bohrlochabstand, etc.) und durch eine lösbare Verbindung am Schrank befestigt werden. Materialvorschlag Flachstahl 30×5.

Dokumentenbeschwerer:
Die Sus fertigen einen Dokumentenbeschwerer nach vorliegender Zeichnung. Dieser soll für das Beschweren von technischen Zeichnungen oder/und von Prüfprotokollen in der Metallwerkstatt genutzt werden.

Wechselschaltung:
Es soll ein Raum mit zwei Lampen und zwei Schalter beleuchtet werden. Die SuS lernen die Bauteile und Materialien zur Installation kennen. Die Schaltungen werden mit Hilfe eines Stecksystems aufgebaut und in Betrieb genommen.

Beleuchtung:
Die Beleuchtung in einem Raum funktioniert nicht. Die SuS sollen an Fehleranalyse und Messgeräte herangeführt werden. Die Funktion und Handhabung wird erlernt.

Baustellenampel:
Eine Baustelle soll mit blinkenden Lampen abgesichert werden. Die SuS lernen die elektronischen Bauteile ( LED, Widerstand, Kondensator, Transistor ) kennen. Sie bauen die Schaltung auf Lochrasterplatinen auf.

Jede Einheit ist ähnlich aufgebaut. Danach sollen der SuS eigenständig Lösungsansätze entwickeln und in Teams einen Arbeitsplan erstellen. Anschließend werden die Werkstücke nach diesem gefertigt.

In einer Abschlussrunde sollen die SuS ihre Werkstücke präsentieren. In der Gruppe wird dann über die einzelnen Prozesse, Schwierigkeiten und Optimierungsansätze diskutiert und reflektiert.

Die Schüler sammeln in diesem Kurs erste Erfahrungen verschiedener Fertigungstechniken wie z.B.: Anzeichnen, Anreißen, Körnen, Lehren, Feilen, Sägen, Bohren, Schleifen, Drahtbrücke herstellen und einlöten sowie Bauteile einsetzen und fest löten. Sie lernen Halbzeuge, Werkstoffe, Hilfsstoffe sowie elektronischen Bauteile kennen. Auch die Arbeitsplatzgestaltung und Ergonomie ist ein Teil des Moduls. Qualitätssicherung und Arbeitssicherheit finden während der gesamten Dauer statt.

Die SuS erlernen durch die Projekte die technische Bedeutung und Anwendung von metallischen Werkstoffen kennen und erhalten einen Einblick in die fertigungstechnischen Grundlagen in einem gewerblich-technischen Beruf oder Studium. Die Dozenten informieren die SuS in diesem Zusammenhang über die dazu passenden Berufe oder Studienmöglichkeiten.

 

Jahrgangsstufe: 8-9
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
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