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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: 6-7
Teilnehmerzahl: 12-14
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: 9
Teilnehmerzahl: 12-14
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 Traktors mit CAD Inventor

Nachdem die Schüler und Schülerinnen (SuS) zuvor die Grundlagen des technischen Zeichnens am Beispiel eines Sattelschleppers erarbeitet haben, sollen nun weiterführende Kenntnisse vermittelt werden.

Dazu sollen die SuS die dreidimensionalen Modelle, die für die Fertigung notwendigen Einzelteilzeichnungen und die Gesamtzeichnung mit Stückliste entwickeln.

Wie im Grundkurs CAD „Sattelschlepper“ sollen die SuS erst ihr Handeln planen, Entwürfe mit Abmaßen entwickeln, sich in der Gruppe auf einen Vorschlag einigen und diesen dann konstruieren. Dabei soll ihnen das komplexe Traktor-Modell helfen. Von diesem Modell können Sie Größe, Formen, Strukturen, usw. abwandeln.

Im Vergleich zum MINT-Blockkurs „Sattelschlepper“ ist die Aufgabenstellung komplexer. Während sie beim ersten Kurs eine technische Zeichnung nachkonstruieren mussten, müssen sie hier selbst eine erstellen.

Die Schulen können die MINT-Blöcke in ihren Wahlpflichtfächern verankern. Eine individuelle zeitliche und organisatorische Abstimmung erfolgt in enger Abstimmung mit dem zdi-Zentrum.

 

Jahrgangsstufe: 9
Teilnehmerzahl: 12-14
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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Umgang mit CNC- Drehen und Fräsen eines Kegels bzw. Beschriftung des Sattelaufliegers

Die SuS programmieren in der CNC Drehtechnik einen Kegel nach Zeichnungsvorgabe.

Die SuS programmieren in der CNC-Frästechnik den Sattelschlepper-Auflieger(CAD-Kurs) nach persönlichen Wünschen graviert und / oder gefräst werden. Alternativ kann auch ein Alublech oder eine Plexiglasscheibe graviert bzw. gefräst werden.

Dazu erlernen Sie den praktischen und realen Nutzen von Koordinatensystemen aus dem Mathematik Unterricht.

Die SuS sammeln in diesem Kurs erste Erfahrungen in der automatisierten Fertigung und Zerspanung von Bauteilen. Dabei sollen Sie ihr räumliches Vorstellungsvermögen verbessern, Fertigungsprozesse erlernen und mit automatisierten Werkzeugen verantwortungsvoll arbeiten. Das verantwortungsvolle Handeln in Bezug auf Arbeitssicherheit ist dabei enorm wichtig.

Die Arbeitsergebnisse dieses Kurses sind das Programm für die Herstellung von Aluminium Kegeln, die Herstellung der Aluminium Kegel, das Programm der Gravur und Herstellung der Gravur. Der Einsatz verschiedener Werkzeuge, lässt die SuS auch die Tragweite der Fertigungsmöglichkeiten erkennen. Der Umgang mit diesen Bearbeitungsmaschinen und Werkzeugen spiegelt dabei die Bedeutung für den professionellen Einsatz in der Industrie und Studium wieder.

Die Schulen können die MINT-Blöcke in ihren Wahlpflichtfächern verankern. Eine individuelle zeitliche und organisatorische Abstimmung erfolgt in enger Abstimmung mit dem zdi-Zentrum.

 

Jahrgangsstufe: 10
Teilnehmerzahl: 12-14
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden, 1. Hj.
Ort: Berufskolleg Uerdingen
Termin: nach Vereinbarung
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Fertigung eines Kegels und eines Sattelaufliegers mit CNC-Maschinen

Im Rahmen des zdi-Blockkurses „Fertigung eines Kegels und des Sattelaufliegers mit CNC-Maschinen“ haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, neben den beiden CAD-Kurse sowie des CNC-Kurses ein weiteres und für die Wirtschaft und Industrie interessantes generatives Fertigungsverfahren kennenzulernen, das CNC-Drehen und das CNC-Fräsen. Der Kurs richtet sich an Schüler/innen die im Jahr zuvor an den beiden CAD-Blockkurse Erstellung eines Sattelschleppers und eines Traktors teilgenommen haben. Ziel beim CNC-Fräsen ist es, auf Basis des Sattelaufliegers (Konstruktionsmodell), die Gravur eines Sattelauflieger unter fertigungstechnischen Bedingungen so zu programmieren, dass die Maschine dies später fertigen kann. Ziel beim CNC-Drehen ist es, einen Kegel nach Zeichnung zu programmieren, sodass dass am Ende des Blockkurses für jede/jeden Schüler/in ein Kegel und ein gravierter Sattelauflieger hergestellt werden kann.

Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihr Fachwissen um zwei weitere und wichtige Fertigungsverfahren im Maschinenbau. Sie vertiefen ihr räumliches mathematisches Vorstellungsvermögen, durch die Programmierung von X-Y-Z-Koordinaten. Sie erlernen die Grundlagen für das Werkstoffverhalten von Aluminium und Stahl (Baustahl) und die dazugehörigen technischen Parameter (Temperatur, Vorschub, Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl) und entwickeln Erfahrungswerte, hinsichtlich der Schnittbedingungen durch praktische Tests.

Mit zunehmender Selbstständigkeit entwickeln die Schülerinnen und Schüler eigen- sowie selbstständig einen Dreh- und ein Frästeil auf Basis der zu Verfügung stehenden Fahrerkabine des Sattelschleppers. Weitere Bauteile zur Herstellung sind möglich.

Die Schülerinnen und Schüler werden informativ auf die Grundlagen beider Fertigungsverfahren sowie deren Sicherheitsvorschriften durch die Dozenten vorbereitet. Abschließend präsentieren die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse und besprechen gemeinsam den Verlauf ihrer Prozessschritte, die Schwierigkeiten, auf die sie gestoßen sind, und geeignete Lösungsmöglichkeiten, die sie selbständig erarbeiten haben mit Hilfe einer Dokumentenkamera. Ziel ist es, den Schülerinnen und Schüler einen weitreichenden Einblick in die fertigungstechnische- industrielle Fertigung von Dreh- und Frästeilen mit CNC-Maschinenzu geben, die zu einer zukünftigen Studien- und Berufswahl im Maschinenbau führt sowie ihr Interesse für das Studium in diesem Fach- und Berufszweig zu wecken

 

Jahrgangsstufe: 10
Teilnehmerzahl: 12-14
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden, 2. Hj.
Ort: Berufskolleg Uerdingen
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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
Teilnehmerzahl: 12-24
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
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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
Teilnehmerzahl: 14-20
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
Teilnehmerzahl: 12-14
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden
Ort: Berufskolleg Uerdingen
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MINT-Blockkurs für Seiteneinsteiger Teil 1 – Konstruktion und Planung einer Handyladestation mit elektronischer  Überwachung

Gegenstand dieser Maßnahme ist die Einführung in die Elektrotechnik, Metalltechnik und Konstruktionsmechanik anhand der Entwicklung und Planung einer Handyhalterung mit elektronischer Überwachung. Zielgruppe ist eine sogenannte Seiteneinsteigergruppe. Die SuS sollen eigenständig anhand der bereitgestellten technischen Einzelteilzeichnungen, Werkzeugkataloge, Betriebsanweisungen, Bedienungsanleitungen und Zuhilfenahme verschiedener Muster-Handyladestationen Fertigungs- bzw. Arbeitsschritte planen und benötigte Werkzeuge auswählen.

Die SuS bekommen dazu einen konkreten Arbeitsauftrag:

Entwickle und plane die Arbeitsschritte zur Fertigung einer Handyladestation mit elektronischer Überwachung sowei und wähle die Werkzeuge anhand Einzelteilzeichnungen, Werkzeugkataloge, Betriebsanweisungen, Bedienungsanleitungen und Zuhilfenahme verschiedener Muster-Handyladestation aus.

Entscheide in der Gruppe, welche Arbeitsschritte dafür benötigt werden. Auch die Auswahl der Werkzeuge soll bestimmt werden. Welche Sicherheitsmaßnahmen müssen dabei im Umgang mit den Werkzeugen und Werkzeugmaschinen müssen berücksichtigt werden?

Die SuS arbeiten in 3er- oder 4er-Teams.

Ziel des Kurses ist es, selbständig einen realistischen und umsetzbaren Arbeitsplan zur anschließenden Fertigung des Werkstücks zu konzipieren und dabei alle erforderlichen Aspekte und Anforderungen zu berücksichtigen.

Die Schulen können die MINT-Blöcke in ihren Wahlpflichtfächern verankern. Eine individuelle zeitliche und organisatorische Abstimmung erfolgt in enger Abstimmung mit dem zdi-Zentrum.

 

Jahrgangsstufe: 8-9
Teilnehmerzahl: 12-14
MINT-Fach: Physik, Informatik, Technik
Dauer: ca. 14 Termine à 2 Unterrichtsstunden, 1.Hj.
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