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Hochwasser als Chance für ein innovatives Unterrichtskonzept mit digitalem Equipment im Fach Technik

Am 20.01.2025 besuchten Herr Thomas Brockers, Frau Rosemarie Schollartz und Herr Laurin Melms von der Volksbank Heinsberg eG – Kooperationspartner und Sponsor der neuen gerätetechnischen Ausstattung des Technikraums – die Städtische Realschule Geilenkirchen und erhielten hierbei Einblicke in die Methoden und den Medieneinsatz im Technikunterricht. Hierbei wurden die von der Volksbank Heinsberg eG (VR Digication) gesponsorten Geräte vorgestellt und die Funktionsweisen der Technologien von Schülerinnen und Schüler der Technikkurse demonstriert und von Herrn Mertens detailliert erklärt.

Im Dezember 2023 nahm die Städtische Realschule Geilenkirchen an einer Ausschreibung der regionalen VR-Genossenschaft in einer Gesamthöhe von 10.000 Euro teil. Die Abwicklung der Ausschreibung erfolgt über die VR Digication, die regionale Unternehmen als Sponsoren, die Schulen beim Bedarf und der Ausstattung mit modernem MINT-Equipment fördern, sucht. Es handelt sich um eine monetäre Unterstützung im Bereich der MINT-Fächer und somit eine Förderung der Bildungstransformation in innovative und zukunftsweisende Unterrichtsmethoden. Die Schulen haben die Möglichkeit, einen Förderantrag zu stellen.

Infolge des Hochwassers im Juli 2021 und der unmittelbaren Lage der Städtischen Realschule an der Wurm waren zahlreiche Unterrichtsräume der Realschule Geilenkirchen überflutet und zerstört worden. Die Räume mussten vollständig saniert werden und standen lange Zeit nicht mehr für Unterrichtszwecke zur Verfügung. Auch der Technikraum der RSGK war von der Zerstörung durch das Hochwasser betroffen. Nach der Sanierung musste dieser vollständig mit neuen Geräten ausgestattet werden.

Herr Mertens, Fachlehrer im Fach Technik, hatte den Technikraum bereits mit eigenen, privat angeschafften Geräten bestückt, sodass zumindest teilweise ein handlungsorientierter Technikunterricht wieder ermöglicht werden konnte. Um den Technikraum mit weiteren Geräten ausstatten und einen effizienten Technikunterricht gewährleisten zu können, stellte er einen Förderantrag an die Volksbank Heinsberg eG/VR Digication. Hierbei konnte er durch die Präsentation seiner Ideen eines innovativen und zukunftsweisenden Unterrichtskonzepts im Fach Technik, die Darstellung der Bedeutung des Fachs Technik als Wahlpflichtfach an der RSGK, seine Vorkenntnisse und Fachkompetenzen und nicht zuletzt durch sein Engagement und seine Leidenschaft für das Fach Technik überzeugen.

In den Jahrgangsstufen 7 bis 10 wird das Fach Technik an der RSGK als Wahlpflicht- und somit als Hauptfach unterrichtet. Im Bildungsgang 132c stellt Technik als Bestandteil des Fachs Arbeitslehre ebenfalls ein Hauptfach dar. Herr Mertens erklärte, dass die vollständige Zerstörung des Technikraums zugleich eine Chance für zeitgemäße und innovative Lerninhalte bot und legte sein Konzept eines zukunftsweisenden und nachhaltigen Technikunterrichts basierend auf innovativen Lernmethoden, die durch den Einsatz adäquater digitaler Medien im Unterricht umgesetzt werden können, dar.

Neben seinem Know-how aus der beruflichen Praxis in der Industrie und seinem Konzept eines zukunftsweisenden Technikunterrichts konnte er vor allem durch sein Engagement als Lehrer für das Fach Technik überzeugen, sodass die Städtische Realschule Geilenkirchen bereits im Dezember 2023 den Zuschlag für die Fördermittel erhielt. Die Schule erhielt die Möglichkeit, Produkte im Online-shop der VR-Digication im Wert von 10.000 Euro zu bestellen. Die Lieferung der bestellten Waren erfolgte vor den Sommerferien 2024, sodass die Geräte zum Schuljahr 2024/25 in den Unterricht eingebunden werden konnten. Der Beginn des Schuljahres 2024/25 war zugleich der Startschuss für die Umsetzung des neuen Unterrichtskonzepts im Fach Technik.

Einsatz der gesponsorten Geräte und Realisierung des Konzepts eines innovativen, zukunftsweisenden Technikunterrichts an der städtischen Realschule

Die von der Volksbank Heinsberg eG finanzierten Geräte gelangten seit Beginn des Schuljahres 2024/25 in den Unterrichtsreihen des Fachs Technik zum Einsatz. Vier verschiedene Technologien wurden aus den Fördermitteln realisiert:

1. 1:3 D-Stfite
2. mBot2
3. Solar
4. 3D-Scanner

 ad 1: 3 D-Stifte

Dank der Spendenmittel konnten 18 3D-Stife angeschafft werden. Sie gelangen im Technikunterricht in Klasse 7 (Technik als Wahlpflichtfach) zum Einsatz. In der ersten Phase erlangen die Schülerinnen und Schüler erste Einblicke in die Kunststoffverarbeitung. Hierbei erstellen die Schülerinnen und Schüler Modelle per Hand. Als Kunststoff wird PLA, ein biologisch abbaubarer Kunststoff, eingesetzt. Das Lernziel der ersten Phase (Jahrgang 7) besteht darin, Einblicke zu erlangen und ein Verständnis für diese Technologie zu entwickeln. Weiterhin werden haptische Fähigkeiten und eine konzentrierte und sorgfältige Arbeitsweise geschult. Das grundsätzliche Verständnis für diese Technologie stellt die Grundlage für die Fortführung in Phase 2 dar. In Phase 2 arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit der Lernplattform Tinkercad. Mithilfe dieser Lernplattform werden 3D-Modelle computergestützt konstruiert. Die Realschule Geilenkirchen verfügt über sieben 3D-Drucker, mit denen die Schülerinnen und Schüler 3D-Objekte erstellen.

ad 2: mBot2

Als zweite Investition wurde die Anschaffung von acht mBot2-Robotern aus den Fördermitteln getätigt. Der mBot2 ist ein Roboter, der Sensoren in Aktoren umwandelt. Die Schülerinnen und Schüler lernen spielerisch, mithilfe des Scratch-Tools zu programmieren. Die anwesenden Schülerinnen und Schüler führten die Wirkungsweise eines mBot2 vor. Das Lernziel dieser Unterrichtseinheit besteht darin, die Programmierung mittels Scratch-Technik zu erlernen und ein Verständnis dafür aufzubauen, dass die Verarbeitung sequentiell erfolgt.

Grundlage hierfür ist die Arduino-Programmierung. Arduino ist ein Einstiegsmodul für die Programmierung von Modulen auf Basis der Scratch-Technologie. Die Schülerinnen und Schüler werden an erste Kontakte mit Sensoren und Aktoren herangeführt. Das Lernziel besteht darin, die Schülerinnen und Schüler spielerisch an die Programmierung (über Scratch) heranzuführen. Sie erlangen weiterhin ein Verständnis dafür, dass die Bearbeitung der Module sequentiell erfolgt.

Die Fortführung der Arduino-Programmierung erfolgt in Jahrgangsstufen 9 und 10 – in Form der C++-Programmierung, die auch im industriellen Bereich angewendet wird. C++ ist eine ISO-zertifizierte Programmiersprache (Industriestandard). Die Programmieraufgaben und Auswertungen sind komplexer und umfangreicher. Die Schülerinnen und Schüler lernen, die Software aufzubauen, Programme in C++ zu schreiben, in Fallunterscheidungen zu programmieren und Hardware (z.B. Verkabelungen) aufzubauen. Auf diese Weise erwerben sie Skills der Programmiersprache C++ und werden somit vorbereitet auf Aufgaben und Anforderungen in der Industrie und der beruflichen Praxis.

ad 3: Solarsets

Weiterhin war die Realschule Geilenkirchen dank der finanziellen Mittel in der Lage, vier Module Solarsets für den Technikraum anzuschaffen. Hier stehen die erneuerbaren Energien – Solarenergie – und somit der Umweltgedanke und Nachhaltigkeit im Fokus. Thema dieser Unterrichtseinheit ist die Technologie der Photovoltaik und stellt somit einen aktuellen und zukunftsweisenden Unterrichtsgegenstand dar. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln eigene Schaltungsaufbauten. Sie erfahren, dass Sonnenenergie in elektrische Energie umgeladen wird. Mithilfe der Arduino-Technik wird mit der Wanderung der Sonne ein Mittelwert berechnet. Diese Unterrichtseinheit wird idealerweise im Sommer bei schönem Wetter und viel Sonneneinfall als Projekt- und in Teamarbeit durchgeführt. Hierbei spielen die Faktoren Lichteinfall und Lichtverhältnisse eine entscheidende Rolle. Ziel ist die Optimierung der Solarpanels, deren Ausrichtung nach dem Stand der Sonne zur Steigerung der Solareffizienz. Aus den gemessenen Werten des horizontalen und vertikalen Lichteinfalls wird ein Mittelwert berechnet. Durch Steuerung erfolgt die effiziente Ausrichtung der Aktoren der Solarpanels. Unterrichtsziel ist es, dass die Schülerinnen und Schüler experimentell lernen, mit Sonnenenergie zu arbeiten. Dies erfolgte über verschiedene Projekte, z.B. das Aufladen von Handys, Ventilatoren etc.

ad 4: 3D-Scanner

Auch die Anschaffung des 3D-Scanners konnte mithilfe der finanziellen Förderung realisiert werden. Der Einsatz dieser Unterrichtseinheit erfolgt in Jahrgangsstufe 10. Hierbei werden die Bauteile des Objekts eingescannt. Als Ergebnis erhält man eine Bauzeichnung des eingescannten Objekts. Der Bauplan kann rekonstruiert werden. Die Daten werden mittels CAD weiterbearbeitet. Auf diese Weise können Objekte zunächst eingescannt und später nachgebaut werden. Als Beispiel wurden verschiedene Schachfiguren eingescannt, anhand spezifischer Merkmale erkannt und mittels Sprachausgabe benannt. Der 3D-Scanner ist in der Lage zu kommunizieren.

Fazit

Herr Brockers, Volksbank Heinsberg eG, zeigte sich beeindruckt vom Einsatz der Fördermittel in die Investition neuer Technologien, die Ausstattung des Technikraums und vor allem vom zukunftsweisenden, digitalen und innovativen Unterrichtskonzept für das Fach Technik. Auch das Fachwissen, das Praxiswissen und vor allem das Engagement und die Leidenschaft, mit der Herr Mertens sich für die Umsetzung des innovativen methodischen Unterrichtskonzepts einsetzt und die Schülerinnen und Schüler für die Lerninhalte des Technikunterrichts begeistert, importierten dem Kooperationspartner sehr. Es freute ihn, dass er sich davon überzeugen konnte, dass es sich um eine „Förderung handelt, die gut ankommt und geschätzt wird“. Er betonte: „Kinder sind unsere Zukunft. Die Volksbank muss aktiv werden. Deshalb ist es wichtig, die Schulen finanziell zu unterstützen.“

Herr Mertens und Herr Stasch bedankten sich für die beachtliche Summe der Fördermittel. Dank der gesponsorten Ausstattung des Technikraums konnte der Technikunterricht durch neue Technologien digitalisiert werden. Dies ermöglicht eine moderne und zeitgemäße Gestaltung des Technikunterrichts mithilfe des innovativen, digitalen Medieneinsatzes in Form der oben dargestellten Technologien und innovativer Unterrichtsmethoden. Die Schülerinnen und Schüler können zukunftsweisende Skills erwerben. Weiterhin stellte Herr Mertens Synergieeffekte mit dem Informatikunterricht heraus. Gerade in den höheren Stufen werden auch Programmierkompetenzen benötigt und ausgebaut. Er betonte den interdisziplinären und fächerübergreifenden Charakter des Unterrichts und den besonderen Zugewinn durch das gesponsorte Equipment nicht nur für die Förderung der technischen Skills, sondern auch der computertechnischen Kompetenzen.

Ausblick und Ziele: Kooperation und zukünftige Projekte

Die Realschule Geilenkirchen bedankt sich für die gute Zusammenarbeit mit der Volksbank Heinsberg eG, für die großzügigen Fördermittel, mit deren Hilfe ein digitaler, moderner und zukunftsorientierter Unterricht im Fach Technik realisiert werden kann, für das gezeigte Interesse und den Besuch des Kooperationspartners in der Städtischen Realschule. Die RSGK freut sich auf die weitere gute Zusammenarbeit und die mögliche Bereitschaft zur Unterstützung weiterer zukunftsweisender Konzepte und Unterrichtsvorhaben.

In diesem Zusammenhang stellte Herr Mertens das von ihm an der Realschule Geilenkirchen eingeführte und betreute Schachprojekt vor. Das Schachkonzept dient der Förderung der Konzentration und der mathematisch-logischen Kompetenzen der Schülerinnen und Schüler, die für viele Fächer benötigt werden. Das Schachkonzept der RSGK ist fester Bestandteil des Schulprogramms. Und so wäre die Anschaffung von Schachuhren ein weiteres denkbares Projekt im Rahmen der Zusammenarbeit mit der Volksbank Heinsberg eG.