Was macht eigentlich ein Bauingenieur? Diese Frage soll mit den vier Halbjahresthemen Brückenbau, Gebäudeplanung, Verkehrsplanung und Ampelschaltung im Unterricht beantwortet werden.

Junior-Ingenieur-Akademie - Ingenieurunterricht

Wahlpflichtbereich II

Das zugrunde liegende Konzept überzeugte die Deutsche Telekom Stiftung, den Differenzierungskurs "Ingenieurunterricht" in das Programm der Junior-Ingenieur-Akademie (JIA) aufzunehmen. Derzeit umfasst das bundesweite Netzwerk der Junior-Ingenieur-Akademien 103 Schulen.

Homepage der Junior-Ingenieur-Akademie (Deutsche Telekom Stiftung)       
Dass dem Ingenieur bekanntlich nichts zu schwör ist, erfahren die Schülerinnen und Schüler des Physik-Technik-Kurses in dem seit dem Schuljahr 2016/17 neu eingeführten Ingenieurunterricht.
Im Unterricht werden verschiedene Brückenmodelle konstruiert, Belastbarkeiten an selbst erstellten Stahlbetonmodellen gemessen, durch Wärmebildkameras unterstützte Gebäudeuntersuchungen und –sanierungen geplant und Ampelschaltungen aufgebaut und programmiert. Alleinstellungsmerkmal dieses Kurses ist die fest verankerte Kooperation der Schule mit Partnern aus der Wirtschaft (Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen, Bauingenieure der Ingenieurkammer Bau, NRW)
und den Hochschulen (Hochschule Ruhr West) sowie deren feste Verankerung im Unterrichtslehrplan. Dabei geben Ingenieure, Dozenten und studentische Hilfskräfte sowohl im Unterricht (Schule) als auch in deren Arbeitsumfeld (Exkursionen) realitätsnahen Einblick in deren Denk- und Arbeitsweisen und ihr Berufsfeld. Dies soll den Schülerinnen und Schülern den Übergang von der Schule zur Hochschule erleichtern sowie ihre individuellen Kompetenzen frühzeitig fördern. Die Deutsche-Telekom-Stiftung   ermöglichte die Einrichtung des Wahlpflichtfaches "Junior-Ingenieur-Akademie" durch finanzielle Unterstützung bei der Anschaffung vieler Messgeräte und Unterrichtmittel und durch regelmäßige Fortbildungen und Veranstaltungen für die Kolleg*innen aus dem MINT-Fächern, die in der Junior-Ingenieur-Akademie unterrichten.

Inhalte und Ziele der Halbjahre

1. Halbjahr - Brückenbau

Im ersten Halbjahr sollen die Schülerinnen und Schüler ein zentrales Berufsfeld des Bauingenieurs und die Herausforderungen, die hinsichtlich der Brückenkonstruktion und des verwendeten Materials zu meistern sind, kennen lernen. Sie sollen unterschiedliche Brückentypen klassifizieren können, Brücken in ihrer eigenen Lebenswelt beschreiben können und einen praxisnahen Überblick über die Vielzahl an Entscheidungen erhalten, die beim Brückenbau zu berücksichtigen sind, um den Anforderungen zu entsprechen (Analyse der örtlichen Gegebenheiten, wie z.B. Bodenbeschaffenheit, angestrebte Funktion und Kapazität der Brücke). Außerdem soll vermittelt werden, wie komplex die Aufgaben sind, die ein Ingenieur bewältigen muss, um eine Brücke zu planen und bauen zu lassen. So sollen die Schülerinnen und Schüler zum Beispiel erkennen, dass die Grundlagen der Mechanik und die in Brücken wirkenden Kräfte eine besondere Rolle spielen. Ein Exkurs zu den historischen Entwicklungsstufen des Brückenbaus soll das enorme Innovationstempo und die neuen Möglichkeiten im Brückenbau aufzeigen. Nach Experimenten mündet das Modul in einem Papierbrückenwettbewerb, der durch eine Fachjury bewertet wird.

2. Halbjahr - Gebäudeplanung

Am Beispiel der Gebäudeplanung soll der Sinn von Sanierungsmaßnahmen erkannt werden, physikalische Zusammenhänge zwischen Ursachen und Wirkung hergestellt werden und daraus Möglichkeiten abgeleitet werden, die Baumängel zu beheben. Ziel ist die Erstellung eines Planungsentwurfes für die Umfunktionierung eines Gebäudeteils der eigenen Schule. Experten berichten von ihrer Tätigkeit als Bausachverständige und dem Umgang mit Bauvorschriften. Bauingenieure unterstützen dabei, Kenntnisse über Methoden der technische Belüftung erlangen und anhand von Messungen zur Luftdichtigkeitsprüfung (Blower-Door-Test) und zur Aufspürung von Wärmebrücken (Thermografie) tiefere Einblicke in Methoden des Ingenieurberufs zu erhalten. Die Funktionsweise einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung sowie Aufbau und Dämmung von Außenwänden sind weiterer Unterrichtsinhalt. Informationen über Vor- und Nachteile verschiedener Heizsysteme werden erarbeitet und neben anderen Heizungstechniken lernen die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise einer Wärmepumpe und damit ein in Passivhäusern eingesetztes Prinzip verstehen. In einem Gebäudeumbauwettbewerb werden im Team verschiedene Sanierungsmaßnahmen erarbeitet und als Entwurf präsentiert.
 

3. Halbjahr - Verkehrsplanung

Anhand der sicheren Anbindung eines öffentlichen Gebäudes an vorhandene Verkehrswege sollen Planungsvorgänge erkannt und untersucht werden.
Bestehende Verkehrswege sollen am Beispiel einer Kreuzung in der unmittelbaren Schulumgebung erfasst und analysiert werden. Dabei soll auch der Verkehrsfluss untersucht und dargestellt werden. Konkrete Lösungsvorschläge zur Verkehrsführung (Stauvermeidung, sichere Gestaltung von Schulwegen bzw. Fußwegen im Allgemeinen) werden erarbeitet. Bedingungen für den Bau und die Planung von Verkehrswegen unter Berücksichtigung des Verkehrsflusses werden thematisiert, städtebauliche Pläne ausgewertet. Aus den durchgeführten Analysen der bestehenden Gebäude und Verkehrssituationen sollen die Schülerinnen und Schüler den Aus- oder Umbau der Verkehrswege planen. Dazu gehört auch die Klassifizierung der Verkehrswege, beispielsweise in Anlieger- oder Erschließungsstraßen. Die Zusammenhänge zwischen Nutzung und Dimensionierung von Straßen für Fußgänger, Radfahrer und Fußgänger soll erarbeitet werden (z.B. Länge von Bussen in Bezug auf Kurvenradien). Die Schülerinnen und Schüler sollen auch alternative Verkehrsführungen, wie beispielsweise die Planung von Kreisverkehren mit in ihr Konzept einbeziehen. Ein weiteres wesentliches Lernziel stellt das Erstellen von Plänen sowie das Bauen von Modellen der geplanten Gebäude und Verkehrswege dar. Darüber hinaus werden weitere mögliche Umgehungsstraßen geplant oder neue Zeitintervalle für einzelne Ampelphasen erarbeitet, um der Staubildung in Innenstädten entgegen zu wirken. Dabei hat die Berücksichtigung der Sicherheit für Fußgänger und Radfahrer besondere Bedeutung (sicherer Schulweg). Im letzten Teil wird für die Schule eine neue Sportanlage geplant. Die Kriterien, die eine Sportanlage in Puncto Sicherheit und Ausrichtung an die Himmelsrichtung erfüllen muss, werden von Schülerinnen und Schüler erarbeitet. Hierbei werden sich ändernde Anforderungen an das Bewegungsbedürfnis von Kindern und Jugendlichen berücksichtigt. Mit dem Entwurf einer Zuwegung zu dieser Sportanlage wird das Vorhaben abgeschlossen. Im Rahmen des Unterrichts sollen die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass Modelle und Pläne wichtige Werkzeuge des Ingenieurs zur Präsentation der Planungsergebnisse sind.

4. Halbjahr - Ampelschaltung

Im letzten Halbjahr sollen die Schülerinnen und Schüler wichtige Inhalte eines Informatik-Ingenieurs oder Technischen Informatikers an den Beispielen kennen und anwenden lernen. Es sollen die Grundlagen des Aufbaus von Informatiksystemen und deren Funktionsweise verstanden werden, indem wesentliche Bestandteile von Informatiksystemen benannt werden und die Bestandteile eines Informatiksystems (Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe) zugeordnet werden. An verschiedenen Beispielen sollen Kompetenzen in den Bereichen Darstellen und Interpretieren, Strukturieren und Vernetzen sowie Kommunizieren und Kooperieren erweitert werden. Im Prozessbereich Darstellen und Interpretieren analysieren und bewerten die Schülerinnen und Schüler unterschiedliche Darstellungen von Sachverhalten, das heißt sie geben Inhalte einfacher Diagramme und Anschauungsmodelle zu informatischen Sachverhalten mit eigenen Worten wieder. Sie werten einfache Diagramme und Anschauungsmodelle aus und erkennen mithilfe ausgewählter Veranschaulichungen elementare Beziehungen zwischen informatischen Sachverhalten. Im Prozessbereich „Strukturieren und Vernetzen“ ordnen die Schülerinnen und Schüler Sachverhalte durch zweckdienliches Zerlegen und Anordnen. Sie nutzen Analogien zwischen informatischen Inhalten, um Neues mit Bekanntem zu verknüpfen. Im Prozessbereich Kommunikation und Kooperation tauschen sich die Schülerinnen und Schüler über informatische Sachverhalte unter Gebrauch der Fachsprache aus und stellen Sachverhalte auch schriftlich strukturiert dar.

Eine Kurzfassung der Inhalte, Ziele, Materialien und der Kooperationspartner geben die folgenden 4 Tabellen.

Inhalte Halbjahr 1
Inhalte Halbjahr 2
Inhalte Halbjahr 3
Inhalte Halbjahr 4