MINT an der Wirtschaftsschule Erlangen

Lebensmittelanbau, elektrische Geräte im Eigenbau, Programmieren mit Python, Solid Edge, Industrie 4.0 und SAP

Besonders die Fächer Mathematik, Informationsverarbeitung, Natur und Technik (MINT) sind für technische Berufe wichtig, bei denen auch in der Ausbildung naturwissenschaftliche und praktische Grundbildung vorausgesetzt wird. Die Schülerinnen und Schüler der Wirtschaftsschule Erlangen haben jede Woche einige Unterrichtsstunden in diesen Fächern (siehe Grafik).

Im Fach Mensch und Umwelt lernen sie beispielsweise von der 6. bis zur 8. Klasse Grundlagen der Naturwissenschaften Physik, Biologie und Chemie. Diese können dann in der 9. Klasse im Qualifizierungsfach Natur und Technik am Beispiel Siemens vertieft werden.

Zu Beginn steht in der 6. Klasse in Mensch und Umwelt ganz praktisch im Unterricht an, wie man sich gesundheitsbewusst ernährt. Das lernen die Schülerinnen und Schüler indem sie ihre eigenen Lebensmittel im Schulgarten anpflanzen und daraus selbst eine Mahlzeit kochen. In der 7. Klasse wird dann das Smartphone wichtig. Die Schülerinnen und Schüler lernen z. B. wie man es repariert. Die 8. Klasse steht im Zeichen der Energie. Beispielsweise werden im Unterricht Batterien gebaut und mit Solarmodulen Wasserstoff erzeugt um damit ein Brennstoffzellen-Auto anzutreiben.

Die Ziele des Faches Natur und Technik am Beispiel Siemens schließen mit grundlegender Elektrizitätslehre an, etwa dem Atomaufbau, Elektrostatik und Stromfluss. Im nächsten Schritt lernen die Schülerinnen und Schüler Schaltpläne zu zeichnen und z. B. den Unterschied zwischen einer Reihen- und einer Parallelschaltung. Außerdem vollziehen sie die Wirkungen von Widerständen, Transistoren und Kondensatoren nach, indem jede/r an einer eigenen Platine rund 20 Schaltungen selbst baut. Nach einer Theorieeinheit zur Erzeugung elektrischer Energie und Induktion sollen die Schülerinnen und Schüler zusammen mit Ingenieuren von Siemens Elektromotoren bauen, die auch Bestandteil der Ausbildung des Unternehmens sind. Mehrere Motoren können zum Bau von Robotern verwendet werden. Man kann sie auch per Smartphone-App fernsteuern oder programmieren.

Dafür habe ich die Programmiersprache Python ausgewählt. Sie ist weltweit immer verbreiteter und man kann mit ihr die verschiedensten Inhalte programmieren, z. B. Programme für Geräte und Webseiten? Darüber hinaus ist Python vollwertig und keine Sprache, die man nur für kleine Spielchen bereits an der Grundschule lernt. Python ist besonders einfach zu lernen und nicht nur für Apple- oder Windows-Geräte gedacht, sondern plattformübergreifend.

Gelernt wird diese vollwertige Programmiersprache im Unterricht mit Computerspielen. Zunächst bekommt jede Schülerin und jeder Schüler einen Zugang zu einem deutschsprachigen Rollenspiel und sucht sich einen Charakter aus. Diese Spielfigur wird mit echter Programmiersprache gesteuert. Wer möchte, darf auch ein englischsprachiges Spiel wählen: Hier kann man seine Kenntnisse in der Programmier- und der Fremdsprache verbessern. Nach ein paar Lektionen lernt man schon Spielentwicklung. Dieses Spiel

hat der Schüler Sebastian Fuchs mit Python programmiert. Darin muss man am Computer mit der Tastatur den Drachen von der linken oberen Ecke des Bildschirms zur rechten unteren Ecke steuern, ohne von Hindernissen oder anderen Kreaturen zerstört zu werden.

Seit einiger Zeit habe ich das Qualifizierungsfach Natur und Technik am Beispiel Siemens als Wahlfach geöffnet. Das heißt alle Schülerinnen und Schüler dürfen aus jeder Jahrgangsstufe an dem Fach teilnehmen. Wenn man also bereits in unserer 6. Klasse dieses Fach wählt, besteht die Möglichkeit altersgerecht ins vollwertige Programmieren einzusteigen. Besucht man das Wahlfach dann beispielsweise bis zur 9. Klasse, hat man die Möglichkeit über vier Jahre seine Fähigkeiten in der Programmiersprache Python immer weiter fundiert auszubauen. Im Fach Natur und Technik am Beispiel Siemens lassen sich außerdem die Roboter mit einem Raspberry Pi Einplatinencomputer verbinden. Dieser ist immer weiter verbreitet und kann ebenfalls programmiert werden. Zudem haben solche Einplatinencomputer Anschluss an ein kleines Modell einer Fabrik, die u. a. aus Sortierstrecke mit Farberkennung, Multi-Bearbeitungsstation und automatisiertem Hochregallager besteht. So können Schülerinnen und Schüler diese Fabriksimulation mit Python programmieren und automatisierte Roboterarbeit und Qualitätskontrolle der Industrie 4.0 direkt vor ihren Augen nachvollziehen.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit die Fabrik an SAP anzuschließen und die Vorgänge, in Zusammenarbeit mit dem gleichnamigen Qualifizierungsfach an der Wirtschaftsschule Erlangen, mit dieser weltweit führenden Software zu verwalten. Auch ist geplant in die Fertigung noch einen 3D-Drucker zu integrieren. Die Software Solid Edge von Siemens ist dafür auf den Schulrechner installiert. Mit diesem vollwertigen CAD-Programm wird in Wirtschaft und Wissenschaft gearbeitet und die Schülerinnen und Schüler können damit 3D-Objekte entwerfen. Außerdem ist im Qualifizierungsfach ein Bewerbertraining geplant, zu der Frage „Was wird in technischen Berufen von unseren Schülerinnen und Schülern erwartet?“ Auch werden Ausbildungseinrichtungen in der Region vorgestellt. Zuletzt vermittelt das Fach Grundlagen für Aufbaukurse der Ausbildungsrichtung „Technik“ an der Fachoberschule.

Johannes Bassing (Fachbetreuer)