Technologie/Technische Mathematik

Lehrplan
Klassenstufe 11:
Klassenstufe 12:
Technologie
Technologie/Technische Mathematik
Fachoberschule (FOS)
Fachbereich Ingenieurwesen
Fachrichtung Technik
Ministerium für Bildung, Kultur und Wissenschaft
Hohenzollernstraße 60, 66117 Saarbrücken
Postfach 10 24 52, 66024 Saarbrücken
Saarbrücken 2005
Hinweis:
Der Lehrplan ist online verfügbar unter
www.bildungsserver.saarland.de
LP-Saarland: FOS-ING-TECHNIK - Technologie/Technische Mathematik, 2005
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Einleitende Hinweise
Der vorliegende Lehrplan Technologie/Technische Mathematik der Fachoberschule, Fachbereich
Ingenieurwesen, Fachrichtung Technik basiert auf der
ƒ Verordnung - Schulordnung - über die Ausbildung an Fachoberschulen im Saarland vom
24.Juni 1986 (Amtsbl. S. 605) in der Fassung vom 28. Juli 2004 (Amtsbl. S. 1634 [1636]) sowie der
ƒ Verordnung – Prüfungsordnung - über die staatliche Abschlussprüfung an den Fachoberschulen im
Saarland (APO-FOS) vom 3. Juli 1981 (Amtsbl. S. 455) in der Fassung vom 31. März 2004 (Amtsbl.
S. 1037 [1042]).
Er erfüllt die Vorgaben der aktuellen
ƒ KMK-Rahmenvereinbarung über die Fachoberschule vom 16.12.2004 und beachtet die Standards
der
ƒ KMK-Vereinbarung über den Erwerb der Fachhochschulreife in beruflichen Bildungsgängen vom
05.06.1998 i.d.F. vom 09.03.2001.
Der Lehrplan verfolgt das Ziel, die für ein Studium an einer Fachhochschule notwendige Studierfähigkeit
zu erwerben. Durch die Integration der Fachrichtungen Bau-, Elektro- und Metalltechnik werden
Kompetenzen erworben und ein technisches Basiswissen begründet. Das Durchdringen komplexer
Zusammenhänge wird ermöglicht sowie studienrelevante Fähigkeiten und Einstellungen gefördert. Ziel
des Lehrplans ist somit nicht die ausschließlich fachsystematische Vermittlung von Wissen in einem
einzigen Fachbereich, sondern vielmehr ein Prozess des Aneignens von Kompetenzen im Sinne eines
umfassenden Technikverständnisses.
Insbesondere sollen die Schülerinnen und Schüler für den Ingenieurberuf typische Kompetenzen
erwerben:
Fachkompetenz
- Aufgaben und Probleme der Technik auf der Grundlage von Gesetzmäßigkeiten der
Naturwissenschaften lösen
- grundlegende Arbeits- und Denkweisen der Technik anwenden
- die Fachsprache und Symbolik beherrschen sowie technische Sachverhalte formulieren
Methodenkompetenz
- Methoden für eine folgerichtige Gedankenführung und ein systematisches Vorgehen beherrschen
- Problemlösungsstrategien anwenden, die ingenieurgerechtem Arbeiten entsprechen
- Informationen beschaffen, strukturieren und auswerten
- Projekte im Team durchführen
- Methoden der Qualitätssicherung anwenden
- Dokumentationen anfertigen und Ergebnisse präsentieren
Personal- und Sozialkompetenz
- Selbstständigkeit
- Verantwortlichkeit
- Zielstrebigkeit
- Ausdrucksfähigkeit
- Teamfähigkeit
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Insbesondere in der Klassenstufe 12 soll handlungsorientiert unterrichtet werden. In diesem Unterricht
wird mindestens ein integratives Projekt durchgeführt. Die Leistungen, die in der Projektarbeit erbracht
werden, gehen in die Vornote ein und sind auch als Gegenstand für die mündliche Abschlussprüfung
geeignet.
Lernen in der Fachoberschule berücksichtigt konkretes berufliches Handeln sowie dessen gedankliches
Nachvollziehen. Bei der Gestaltung handlungsorientierten Unterrichts sind folgende Orientierungspunkte von Bedeutung:
ƒ Handlungen müssen von den Lernenden möglichst selbständig geplant, durchgeführt, überprüft,
ggf. korrigiert und anschließend bewertet werden.
ƒ Handlungen sollen ein ganzheitliches Erfassen der beruflichen Wirklichkeit fördern, z.B. technische,
sicherheitstechnische, ökonomische, ökologische und soziale Aspekte einbeziehen.1
Auf nachstehende formale Vorgaben wird verwiesen:
-
Die Lernziele sind mit Blick auf den begrenzten Umfang des Lehrplans als Groblernziele
ausgewiesen.
Die Zeitrichtwerte sind als vorgeschlagene zeitliche Empfehlung zu verstehen. Sie sind stets als
Jahresstunden ausgewiesen, um Vergleiche mit Schulformen anderer Bundesländer zu
ermöglichen.
Nicht ausgewiesen sind die Stundenanteile für Wiederholungen, Leistungsüberprüfungen,
Unterrichtsausfall usw. Die Lehrplankommission hat diese Anteile bei der Zuweisung der
Zeitrichtwerte berücksichtigt.
Saarbrücken, April 2005
Vgl. Handreichungen der KMK zur Erstellung von Rahmenlehrplänen, Bonn, 2001
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LERNGEBIETSÜBERSICHT
Lfd. Nr.
Lerngebiet
Zeitrichtwert*
Stunden
Klassenstufe 11 Technologie
1 Einführung in die Fachrichtung Technik
4
2 Grundlagen der Prüf- und Messtechnik
18
3 Grundlagen der Werkstofftechnik
32
4 Grundlagen elektrotechnischer Gesetzmäßigkeiten
26
Summe
80
Klassenstufe 12 Technologie/Technische Mathematik
5 Eigenschaften und Strukturen von Werkstoffen
60
6 Statik
60
7 Energie- und Informationstechnik
60
8 Projekt
60
Summe
240
*Zeitrichtwert i. S. eines Vorschlags
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Lerngebiet 1: Einführung in die Fachrichtung Technik
Zeitrichtwert: 4 Stunden
Lernziele
1.1 Aufgabenbereich
der Technik
beschreiben
Hinweise zum Unterricht
Internet: Homepage der
Fachhochschulen, AGV Saar
Lerninhalte
Abgrenzung, Ziele, Beispiele und
Zuordnung
Definition Technik, Technikverständnis
Lerngebiet 2: Grundlagen der Prüf- und Messtechnik
Zeitrichtwert: 18 Stunden
Lernziele
2.1 Begriffe des Prüfens
definieren
Hinweise zum Unterricht
interaktive Lernprogramme
(CBT)
Lerninhalte
Messen, Prüfen, Lehren, Messgröße,
physikalische Größen und Einheiten,
Messgenauigkeit, Nennmaß, Sollmaß,
Istmaß, Mindestmaß, Höchstmaß,
Toleranz
2.2 Messverfahren
beschreiben
Direktes und indirektes Messen,
analoge und digitale Messgeräte
2.3 Aufbau und
Funktion der
Messgeräte
erläutern
Gliedermaßstab, Bandmaß, Lot,
Winkelspiegel, Nivelliergerät, Theodolit,
Laser-Messgeräte, Strichmaßstab,
Messschieber, Winkelmesser, Strom-,
Spannungsmessgerät
2.4 Messungen und
Messergebnisse
bewerten
Messfehler
Mittelwert
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siehe LP FOS Physik 1.2
Einmessen eines Bauwerkes,
Prüfen von Werkstücken,
Messen elektrischer Größen
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Lerngebiet 3: Grundlagen der Werkstofftechnik
Zeitrichtwert: 32 Stunden
Lernziele
3.1 Metalle,
Nichtmetalle,
Naturwerkstoffe,
Verbundwerkstoffe,
keramische
Werkstoffe und
Kunststoffe
systematisieren
Lerninhalte
Stahl, Gusseisen, Aluminium, Kupfer,
Sinterwerkstoffe, Holz, Natursteine,
künstliche Steine,
Holzhalbfertigfabrikate, Glas, Porzellan,
Beton, Plastomere, Elastomere,
Duromere
Hinweise zum Unterricht
3.2 Mechanische,
physikalische,
chemische und
technologische
Werkstoffeigenschaften
erklären
Dichte, Schmelzpunkt, elektrische
Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit,
Festigkeit, Härte, Elastizität, Plastizität,
Korrosionsbeständigkeit,
Verschleißfestigkeit, Umformbarkeit,
Frostbeständigkeit
3.3 Aufbau der
Werkstoffe
beschreiben
metallisch, anorganisch, organisch,
kristallin, amorph
Werkstoffe aus 3.1
3.4 Vorgänge
beschreiben, die
Werkstoffeigenschaften verändern
Umformung
Legierung
Umlagerung
Kaltumformen,
Warmumformen,
Legierungsarten, Härten,
Umwandlungsgesteine,
Kriechen und Schwinden von
Beton
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Mauerziegel, Kalksandsteine,
Porenbetonsteine
Standardbeton:
Normalzement,
Gesteinskörnungen
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Lerngebiet 4: Grundlagen elektrotechnischer Gesetzmäßigkeiten
Lernziele
4.1 Grundgrößen der
Elektrotechnik
beschreiben und
Berechnungen
durchführen
Zeitrichtwert: 20 Stunden
Lerninhalte
Hinweise zum Unterricht
Bohrsches Atommodell
elektrischer Strom als Ursache von
physikalischen, chemischen und
physiologischen Vorgängen
Vergleich zur Fluidtechnik,
Volumenstrom, Druck
siehe LP FOS Physik
Lernziel 7.1
Vorgänge beim Stromfluss in Metallen,
Elektrolyten und Halbleitern
Stromstärke
∆Q
I=
∆t
Spannung
U =
W
Q
elektrischer Widerstand R
spezifischer Widerstand ρ
Leitfähigkeit
κ=
1
ρ
Leiterwiderstand
l
R=
κ *A
Leitwert
1
G=
R
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4.2 Ohmsches Gesetz
erklären und
Berechnungen
durchführen
4.3 Begriffe Leistung,
Arbeit und
Wirkungsgrad
erklären und
Berechnungen
durchführen
Ohmsches Gesetz
R=
U
I
Widerstand als Steigung von U = f(I)
U=R∗I
Leitwert als Steigung von
I = f(U)
I=G∗U
Zusammenhang der elektrischen
Leistung mit dem Ohmschen Gesetz
durch den quadratischen Einfluss von
Spannung und Strom
P =U *I =
siehe LP FOS Physik
Lerngebiet 5
U2
= I2 *R
R
Wirkungsgrad
P
η = ab
Pzu
Elektrische Arbeit
W=P∗t
W=U∗I∗t
W=U∗Q
4.4 Grundschaltungen
der Elektrotechnik
und die
Kirchhoffschen
Regeln erklären und
Berechnungen
durchführen
Reihenschaltung
Parallelschaltung
Gemischte Schaltung
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Analogie zur mechanischen
Arbeit
siehe LP FOS Physik
Lernziele 5.1, 7.1
W=F∗s
W=F∗v∗t
Anwendung eines
Simulationsprogrammes zur
Überprüfung der Funktion und
der Berechnungen
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Lerngebiet 5: Eigenschaften und Strukturen von Werkstoffen
Zeitrichtwert: 60 Stunden
Lernziele
5.1 Werkstoffe und deren
Eigenschaften nennen
Lerninhalte
physikalische, technologische und
chemische Eigenschaften von Metallen,
keramischen Stoffen, Holz, Kunststoffen,
Beton, Asphalt und Verbundwerkstoffen
Hinweise zum Unterricht
5.2 Zusammenhang von
Struktur und
Eigenschaften der
Werkstoffe erläutern
Metalle: Einfluss von Gitterstruktur,
Gitterfehler, Gefüge und Verformung
Keramische Werkstoffe:
Zusammensetzung und chemischer
Aufbau von Keramik, Glas und Porzellan
Zementzusammensetzung, Erstarren
von Normalzement
Verbundwerkstoffe: Stahl-, Faser- und
Spannbeton
Gittermodelle
5.3 Änderung von Werkstoffeigenschaften
erklären
Kaltverfestigung, Legieren, Umlagerung
von Stoffteilchen z. B. Härten und
Vergüten von unlegierten Stählen
Martensitbildung
Carbonatisierung
Verbundwirkung Beton-Stahl
5.4 Festigkeitsberechnungen
durchführen
Spannungsnachweis für Zug-, Druckund Scherbeanspruchung,
Flächenpressung
Festigkeitswerte für statische
Beanspruchung
5.5 Prüfmethoden zur
Bestimmung von
Werkstoffeigenschaften
beschreiben
Zugversuch
Druckversuch
Kerbschlagbiegeversuch
Spannungs-Dehnungs-Diagramm,
Hook’sches Gesetz
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Demonstrationsversuche
mit den verschiedenen
Werkstoffen,
Simulationssoftware
elastische und plastische
Verformung
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Lerngebiet 6: Statik
Zeitrichtwert: 60 Stunden
Lernziele
6.1 Kräfte im zentralen
und allgemeinen
Kräftesystem
rechnerisch und
zeichnerisch
zusammensetzen
und zerlegen
Lerninhalte
Kraft: Größe, Richtung, Lage
Kräftemaßstab, Krafteck
Kräfteparallelogramm
resultierende Kraft
Freimachen von statisch bestimmten
Systemen
6.2 Drehmomente
berechnen
Kräftepaar, Definition des Drehmoments,
Drehmomentensatz,
Gleichgewichtsbedingungen
6.3 Schwerpunkte
rechnerisch
bestimmen
Flächen-, Linienschwerpunkt
Rechteck, Dreieck, Viertelkreis
zusammengesetzte Flächen
6.4 Lastenermittlungen
für Bauwerke
durchführen
Einzellasten, gleichmäßig verteilte
Belastung, Streckenlasten
Eigenlasten, Verkehrslasten
6.5 Lagerkraft,
Querkraft und
Biegemoment
rechnerisch und
zeichnerisch
bestimmen
Auflagerarten, Wertigkeiten, Lagerkräfte,
Träger auf zwei Stützen
Träger mit Kragarm
Kragträger
6.6 Bemessungsgrößen
für einachsige
Biegung ermitteln
und Träger
bemessen
Widerstandsmoment, axiales
Flächenträgheitsmoment,
Biegehauptspannung
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Hinweise zum Unterricht
Kräfte in der Ebene
Freimachen von Bauteilen
und Baugruppen
symmetrische Profile von
Stahl- und Holzträgern
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Lerngebiet 7: Energie und Informationstechnik
Zeitrichtwert: 60 Stunden
Lernziele
7.1 Prinzipiellen Aufbau einer
Gleichstrommaschine und
ihre Wirkungsweise als Motor
und als Generator erklären
Lerninhalte
Motorprinzip
Generatorprinzip
Hinweise zum Unterricht
Gleichstrommaschinen als
Beispiel für Motor- und
Generatorprinzip
7.2 Magnetische Größen im
elektromagnetischen Feld
erklären und berechnen
Durchflutung
magnetische Feldstärke
magnetische Flussdichte
magnetischer Fluss
magnetischer Widerstand
siehe LP FOS Physik
Wahlpflichtlerngebiet 7
Analogien zum Gleichstromkreis
in vergleichender Tabelle
7.3 Induktion der Bewegung in
Form des Induktionsgesetzes
darstellen
Induktionsgesetz
U=-N ∗ dΦ/dt
7.4 Erzeugen einer
Induktionsspannung durch
die Induktion der Ruhe bei
zwei magnetisch
gekoppelten Spulen erklären
Transformatorprinzip
7.5 Induktivität einer Spule als
eine von Strom und
Spannung unabhängige
Größe beschreiben und
berechnen
Induktivität L = N² / Rm
7.6 Induktionswirkung einer
Spule auf sich selbst erklären
U= -L ∗ di/dt
7.7 Magnetfeld als
physikalischen
Energiespeicher sowie den
physikalischen
Zusammenhang zwischen
magnetischer Energie und
Strom bzw. Induktivität
beschreiben und berechnen
Magnetfeld als physikalischer
Energiespeicher
Siehe LP FOS Physik
Lernziel 7.9
Magnetische Energie
W= ½∗ L ∗ i²
Formelanalogie: magnetische,
elektrische und mechanische
Energieformen
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7.8
Informationen in analogen
und digitalen Signalen
darstellen
analoge, digitale und binäre
Signale
analoge und digitale Messgeräte
Zahlensysteme als
Stellenwertsysteme:
Dualsystem, Dezimalsystem,
Hexadezimalsystem,
Umwandlungen
Codierungen : 8-4-2-1 Code
7.9
Logische Grundfunktionen
beschreiben
UND, ODER, NICHT, verbale
Beschreibung, Schaltsymbol,
Funktionstabelle,
Funktionsgleichung und SignalZeit-Plan
7.10 Gemischte Schaltungen
aus den logischen
Grundfunktionen
analysieren
Funktionsgleichungen aus den
Zwischenfunktionen
Schaltalgebra: Invertierung und
Ausklammern, De Morgan
7.11 Gemischte Schaltungen
aus den logischen
Grundfunktionen gestalten
Aufbau der Schaltung aus der
Funktionsgleichung
disjunktive und konjunktive
Normalform
7.12 Logische Schaltungen mit
KV-Diagramm
vereinfachen
Funktionstabelle
KV-Diagramm
minimierte Schaltung
Redundanzen
KV-Diagramm mit maximal 4
Eingängen
7.13 Logische Schaltungen in
die Universalfunktionen
NAND bzw. NOR
umwandeln
NAND-, NOR-Technik
Bauteil- und Kostenminimierung
durch Anwendung eines einzigen
Bausteintyps
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Lerngebiet 8: Projekt
Zeitrichtwert: 60 Stunden
Lernziele
8.1 Baugruppen aus dem
Maschinenbau planen,
auslegen und dimensionieren
Lerninhalte
Maschinenelemente: Festigkeit,
Biegesteifigkeit, Torsion und
Abscherung
Werkstoffauswahl
Einsatz und Auswahl von
Normteilen,
Konstruktive Gestaltung von
Baugruppen
Hinweise zum Unterricht
Wellen-Naben-Verbindung
Mechanische Kupplung
Wellen- und Achsenlagerung
8.2 Steuerungen planen,
simulieren und testen
Zustandsgraph
Eingabe und Simulation
Fehlersuche im Programm
Folgeschaltung
Fußgängerampel
8.3 Zweischalige Außenwand mit
einem Stahlbetonunterzug
planen
Auftragsanalyse
Kerndämmung
Dämmung und Luftschicht
Wärmedämmberechnung
Schalung
Beton nach Eigenschaften
Beton nach Zusammensetzung
Bewehrungsführung
Fertigstürze
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