Kurz vor den Sommerferien besuchte die Jahrgangsstufe 11 des Beruflichen Gymnasiums Ingenieurwissenschaften am Richard-von-Weizsäcker-Berufskolleg die Erfinderwerkstatt des Fachgebiets Technikdidaktik. Begleitet wurden die Schüler von ihrer Lehrerin Kerstin Moeschke. An der Universität konnten sie technische Kenntnisse praktisch anwenden, gemeinsam Lösungen entwickeln und zugleich Einblicke in das Lehramtsstudium gewinnen.
Im Mittelpunkt des Workshops stand eine realitätsnahe Aufgabe aus der Automatisierungstechnik. Die Schüler übernahmen die Rolle eines Auszubildendenteams der fiktiven Firma „InduSolutions“ und erhielten den Auftrag, eine bestehende Produktionsanlage für veränderte Anforderungen umzubauen. Dazu arbeiteten sie mit den programmierbaren MecLab®-Stationen von Festo Didactic, die pneumatische und elektrische Aktoren und Sensoren miteinander verbinden.
Die Aufgabe umfasste mehrere mechanische und steuerungstechnische Herausforderungen: Ein Greifer musste so umgebaut werden, dass er Kunststoffflaschen künftig horizontal statt vertikal aufnehmen kann. Ein Lichtsensor sollte den Greifvorgang automatisch starten, während ein akustisches oder optisches Warnsignal für mehr Sicherheit im teilautomatisierten Prozess sorgt. Gleichzeitig erweiterten die Schüler das Förderband, sodass metallische und nichtmetallische Werkstücke unterschieden werden können. Bei einem Metallobjekt sollte das Band automatisch stoppen und eine sichere Entnahme ermöglichen. Abschließend wurden Greifer- und Förderbandstation zu einem funktionierenden Gesamtsystem verbunden.
Bevor die Arbeit an den Anlagen begann, wiederholten die Schüler Grundlagen der Pneumatik, informierten sich über die einzelnen Bauteile und planten ihr Vorgehen. Anschließend setzten sie die mechanischen Umbauten um und passten die Steuerungslogik mithilfe der Simulationssoftware FluidSIM an. Dabei mussten sie ihre Lösungen wiederholt testen, Fehlerquellen identifizieren und die Anlage schrittweise optimieren. Auch Fragen der Arbeitssicherheit spielten eine zentrale Rolle.
Ein Schüler beschrieb seine Erfahrungen so: „Besonders spannend war, dass wir nicht nur eine fertige Anlage bedienen, sondern selbst etwas umbauen und programmieren konnten. Wenn es nicht sofort funktioniert hat, mussten wir gemeinsam herausfinden, wo der Fehler liegt.“
Betreut wurden die Arbeitsgruppen von Lehramtsstudierenden, die die Lernsituation zuvor im Rahmen der fachdidaktischen Lehrveranstaltung „Planung, Durchführung und Reflexion von komplexen Lehr- und Lernsituationen in Aus-, Fort- und Weiterbildung für Maschinenbautechnik“ geplant hatten. Während die Schüler Einblicke in automatisierte Fertigungsprozesse erhielten, konnten die Studierenden ihre Konzepte für einen handlungs- und problemorientierten Technikunterricht unter realen Bedingungen erproben und anschließend reflektieren.
„In der Erfinderwerkstatt bearbeiten die Schüler keine isolierte Rechen- oder Programmieraufgabe, sondern eine komplexe technische Herausforderung mit verschiedenen Lösungswegen. Gleichzeitig lernen unsere Lehramtsstudierenden, solche offenen Lernprozesse fachlich fundiert zu planen, zu begleiten und auszuwerten“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Katrin Temmen, Leiterin des Fachgebiets Technikdidaktik.
