Lehrmittel - MINT, Werkstatt & Labor

Für höhere Klassen oder Lehrkräfte, die weniger spielerisch an das Thema Programmierung herangehen möchten, bieten sich spezielle Education Sets von Raspberry Pi™, Arduino, Calliope und micro:bit an. Dank des zugehörigen didaktischen Materials und vorbereiteter Aufgabenstellungen fällt der Einstieg in die Unterrichtsgestaltung leicht.

Beispiele hierfür wären z.B. der bereits für die Grundschule geeignete Microcontroller Calliope im fischertechnik education Set oder der ähnliche BBC micro:bit. Dieser wird auch im eigens entwickelten Electronic Adventure Set „Die Reise mit dem micro:bit“ verwendet. Die Experimentier-Box ist bereits für Lernende ab 8 Jahren geeignet und bietet den perfekten Einstieg in die Welt der Programmierung in Verbindung mit Elektronik. Dabei kommt das Set ohne Löten aus und bietet mit dem Anleitungsbuch und dem Begleitheft für Eltern und Lehrkräfte alles für die jungen und älteren Entdecker.

Wer schon erste Erfahrungen gesammelt hat und bereits anspruchsvollere Projekte umsetzen möchte, kann zum Beispiel mithilfe des Raspberry Pi Build HATs seine mit LEGO Education konstruierten Roboter in Verbindung mit einem Raspberry Pi auf ein ganz anderes Level heben.

Wie für den Robotik-Bereich bieten sowohl fischertechnik education als auch LEGO Education Lernbausätze für Unterrichtsinhalte aus dem Fach Physik an. Jeder Hersteller hat hier jedoch seine eigene Herangehensweise: Während LEGO Education mit lebensnahen Beispielen aus der Welt des Sports auf Bewegungen, Kräfte und deren Wechselwirkungen eingeht und so die Schüler*innen spielerisch an den Stoff heranführt, sind die Aufbauten von fischertechnik education optisch reduzierter und bieten weniger Ablenkung. Die Modelle sind vielmehr so konstruiert, dass die Beobachtung physikalischer Wirkungsweisen im Vordergrund steht. Ob die Grundlagen der Optik, unterschiedliche Getriebe, erneuerbare Energien oder elektrische Stromkreise – die Schwerpunkte der einzelnen Sets sind ganz gezielt aus dem derzeit geltenden Physik-Curriculum übertragen und entsprechend umgesetzt worden.

"Lernen von und mit der Natur" ermöglichen die Sets von FESTO Didactic. Aus der Pflanzen- und Tierwelt abgeleitete Prinzipien und Bewegungsabläufe lassen sich mit Sensoren nachahmen und über einen Mikrocontroller steuern.

3D-Drucker lassen Kinder und Jugendliche in eine völlig neue Welt des Lernens eintauchen. Kreativität, Phantasie und Kollaboration fördern auch bei diesem Lehrmittel eine aktive Teilnahme am Unterricht.

3D-Druck lässt sich dabei nicht nur im künstlerischen bzw. gestalterischen Bereich einsetzen, z.B. auch mit einem 3D-Druck Stift, sondern kann fächerübergreifend eingesetzt werden. Beispielsweise im Physikunterricht zum Thema Optik, indem man Objekte mit optischer Täuschung druckt oder auch physikalische Kräfte und Materialkunde, indem Objekte mit unterschiedlichen Verfahren gedruckt und auf ihre Haltbarkeit mittels Bruchtest und Kraftsensoren untersucht werden. Auch im Biologieunterricht lässt sich 3D-Druck integrieren: Hier können Exponate zu einem Bruchteil der Kosten von herkömmlichen, z.B. Replika von Skeletten, gedruckt werden. Ausführliche Beschreibungen dazu finden Sie hier.

Wir möchten die Entwicklung und Nutzung von 3D-Druck im Unterricht unterstützen und haben deshalb zusammen mit Texas Instruments und dem T³ Europe Netzwerk das digitale Handbuch 3D-Druck entwickelt. Mit Theorie, praktischen Experimenten, Arbeitsblättern für Schüler*innen und Zusatzinformationen für Lehrkräfte bietet es fachdidaktisches Material und erleichtert den Einstieg. Erfahren Sie mehr...

Löten im Schulunterricht eignet sich für alle Altersstufen und ist leicht an den jeweiligen Entwicklungsstand der Kinder anzupassen. Jüngere Schüler*innen erstellen Schmuckstücke oder Figuren, in höheren Jahrgangsstufen steht bereits das Verlöten von Kabeln, LEDs und Widerständen im Stromkreis im Vordergrund und kann beispielsweise bei der Reparatur einer Fahrradbeleuchtung zum Einsatz kommen. Wichtig für alle: gut funktionierendes und professionelles Equipment!

Neben einem Lötkolben oder einer Lötstation und dem Lötzinn gehört auch das entsprechende Zubehör zur richtigen Ausstattung, gerade an Bildungseinrichtungen. Hier sollte nicht auf feuerfeste Unterlagen und Lötrauchabsaugung verzichtet werden. Durch die Unterlagen können Beschädigungen an Möbelstücken und im schlimmsten Fall auch ein Brand verhindert werden. Die Lötrauchabsaugung verhindert gesundheitliche Beeinträchtigungen durch den entstehenden Lötrauch. Für eine Erleichterung und bessere Handhabung beim Löten ist die „Dritte Hand“ der Klassiker unter den Löthilfen, weitere praktische Helfer sind Platinenbestecke, Lötspitzenreiniger und Lötdrahtabroller.

Auch wenn es mittlerweile für fast jede Tätigkeit eine dazu passende und zumeist die Arbeit erleichternde Maschine gibt, sind Handwerkzeuge trotz alledem nach wie vor unverzichtbar. Gerade beim Arbeiten mit Kindern stellen Handwerkzeuge zumeist ein geringeres Verletzungsrisiko im Gegensatz zu Elektrowerkzeugen dar.

Dem gegenüber steht die Arbeitserleichterung durch Elektrowerkzeuge. Und auch sie können, durch richtige Handhabung und die durch die Hersteller immer weiter entwickelten Sicherheitsstandards, sicher zum Einsatz kommen. Bei Elektrowerkzeugen kann oft noch zwischen einer Variante mit Kabel oder mit Akku entschieden werden. Beide haben ihre jeweiligen Vor- und Nachteile: Mit der Stromversorgung per Kabel kann das Gerät mehr oder weniger dauerhaft betrieben werden und das Problem eines leeren Akkus wird umgangen. Dagegen haben akkubetriebene Geräte eine flexiblere Handhabung, da man nicht an ein Kabel und eine Steckdose gebunden ist. Bei der Wahl der jeweiligen Variante sollten daher der Einsatzzweck und das Einsatzgebiet des Elektrowerkzeugs berücksichtigt werden.

Ob Büroarbeit oder Forschen im Labor: jede berufliche Tätigkeit hat spezielle Anforderungen an die Arbeitsumgebung, wenn es um sichere Arbeitsbedingungen und den Schutz der Gesundheit geht. Ein ergonomischer Arbeitsplatz soll die berufliche Tätigkeit optimal unterstützen und arbeitsbedingten Erkrankungen vorbeugen. Beim Einsatz von Maschinen und Werkzeugen gehört zusätzlich zur Ergonomie die persönliche Schutzausrüstung (PSA) als eine der wichtigsten Präventionsmaßnahmen zum Arbeitsschutz.

Die Bestandteile der PSA können durch unterschiedliche Berufsgruppen und Einsatzgebiete variieren. Üblicherweise gehören dazu Schutzhandschuhe, ein Augenschutz oder Gesichtsschutz, Gehörschutz und Sicherheitsschuhe.

Das Arbeiten im Labor erfordert höchste Sorgfalt. Daher werden insbesondere an Labormessgeräte hohe Anforderungen gestellt. Gut ausgestattete Labore sind essentiell wichtig, um die Fachkräfte von morgen bestens auf berufliche Herausforderungen vorzubereiten. Beim Kauf des passenden Equipments ist darauf zu achten, dass es für den jeweiligen Anwendungsbereich und Ihre individuellen Anforderungen geeignet ist. Eine möglichst exakte Datenerfassung spielt dabei jedoch immer eine entscheidende Rolle, um eine Analyse der gesammelten Daten zu ermöglichen.

Ein weiterer Faktor für einen reibungslosen Ablauf in Forschung und Entwicklung ist die richtige Spannungsversorgung der angeschlossenen Geräte. Mit Labornetzteilen oder -geräten lässt sich die Ausgangsspannung variabel regulieren und ist dadurch in Entwicklung, Wartung und Forschung flexibel einsetzbar.

Je nach Ausführung lassen sich Labornetzteile per Regler oder sogar über einen Computer präzise steuern. Abhängig vom Modell kann es außerdem mehrere Ausgänge besitzen um unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden.

Beim Arbeiten mit elektronischen Systemen müssen Messwerte wie Spannungen, Ströme oder auch Widerstandswerte ermittelt werden. Gerade in der Forschung und Entwicklung müssen die einzelnen elektronischen Bauteile auf ihre Werte hin untersucht werden, um eine anschließende Funktionsfähigkeit zu gewährleisten, was über Multimeter erfolgen kann.

Um den hohen Anforderungen an eine hohe Messgenauigkeit in Laboren gerecht zu werden, kommen auch Tisch-Multimeter zum Einsatz. Hohe Messgenauigkeit und Auflösungen, zahlreiche Messfunktionen und gut ablesbare Displays erleichtern dabei die Arbeit.

Mit Oszilloskopen lassen sich Spannungsverläufe oder Signale über einen gewissen Zeitraum hinweg betrachten. Gerade Oszilloskope mit integriertem Datalogger können eine aufschlussreiche Übersicht über Spannungsänderungen geben. Des Weiteren können auch Impulse von Sensoren oder Phasenverschiebungen zwischen Signalen gemessen werden, wobei diese Aufzählung nur ein Bruchteil der Einsatzmöglichkeiten von Oszilloskopen darstellt.

Oszilloskop ist dabei nicht gleich Oszilloskop – auch hier gibt es unterschiedlichste Ausführungen. Gerade der Wechsel von analogen auf digitale Oszilloskope bringt noch einige zusätzliche Funktionen mit sich. Hier wird beispielsweise ein analoges Messsignal digitalisiert, wodurch das Auslesen und Analysieren selbst einmaliger Vorkommnisse möglich ist.