Themenkatalog Fachdidaktik

Innovation

Weshalb wir umdenken sollten

Es sind zwei oder gar drei Entwicklungen, die es nach Meinung des Verfassers unabdingbar notwendig erscheinen lassen, "Information Technology" im Unterricht vollkommen anders zu unterrichten als bisher:

Die heutige Hard- und Software (im weitesten Sinne) werden in wenigen Jahren vom Markt gefegt sein aufgrund des technischen Fortschritts sowie der Nichtberücksichtigung neuer Normen und Standards, die z.Z. durchweg weltweit vereinbart werden. Es dürfte demnach nicht gerade der beruflichen Mobilität auf diesem Gebiet dienen, die Schüler mit Faktenwissen über vergangene und heutige Techniken bzw Hard- und Software zu überschütten. Was aber wird langfristig Bestand haben?

Der Trend geht vollkommen eindeutig hin zu "Systems on a Chip", d.h. zu hochkomplexen signaltechnischen Systemen, die auf einem einzigen Chip untergebracht sind oder in Zukunft erst recht sein werden. Die Armada von -zig tausend verschiedenen ICs wird verschwunden sein. Was soll man aber unterrichten bei einem System-Chip, aus dem 300 Beinchen hervorschauen?

Der Trend geht zusätzlich noch zu frei programmierbaren Schaltungen (z.B. FPGAs), auf denen sich teilweise zudem noch Prozessorkerne befinden. Selbst Analogschaltungen lassen sich bereits heute hier integrieren. Hochkomplexe signaltechnische Systeme werden also künftig maßgeschneidert erstellt werden können (ASICs). Welche Fachkompetenz wäre vonnöten, um solche Systeme erstellen zu können? ....(Text vom Mai 1997 !!)

Kern der Fachdidaktik

.... heißt                      Signale - Prozesse - Systeme

Was also bleibt übrig für die Schule? Ein viel einfacheres, stichhaltigeres Konzept als jemals zuvor. Eine neue Art des Unterrichtens. Als Konsequenz aus einer trivialen Tatsache:

Mikroelektronik macht nichts anderes als Signalverarbeitung!

Wir werden also zukünftig dann und nur dann in der Mikroelektronik den Durchblick vermitteln können, falls die Signale, die verwendeten signaltechnischen Prozesse sowie ihre Synthese zu ganzen Systemen Gegenstand des Unterrichts sind. Diese in der Sprache und mit dem Vorstellungsvermögen der Schülerinnen und Schüler zu präsentieren, ist die eigentliche Aufgabe einer Fachdidaktik NT/TI.

Im Zentrum dieses virtuellen Fachseminars steht deshalb genau der Komplex "Signale - Prozesse - Systeme". Er wird niemals veralten, weil er auf Naturgesetzen beruht.

Das Konzept wird ausführlich in Kapitel 1 des Buches beschrieben. Sie sollten sich ggf. auch das Vorwort für Schüler und Lehrer (vom Mai 2000) zu Gemüte ziehen, um abzuschätzen, auf welches Abenteuer Sie sich einlassen.

Hierzu eine Andeutung zur schulischen Situation: Viele Fachkollegen an Schulen sind - mit Recht - stolz darauf, Informatik, Mikrocontrollertechnik  usw. zu unterrichten. Sie meinen damit, an der vordersten Front des Faches zu stehen. Aber was geschieht derzeit im schulischen Unterricht beispielsweise mit der ganzen Digitaltechnik bis hin zur Mikrocontrollertechnik? Genaugenommen werden nur Lampen aus- und eingeschaltet und, wenn's hoch kommt, ein Schrittmotor angesteuert. Die eigentliche digitale Signalverarbeitung realer, also analoger Signale bleibt draußen vor. Das schreit geradezu nach Änderung!

Signale werden heute immer aus zwei Perspektiven betrachtet: dem Zeitbereich sowie dem Frequenzbereich. Beide Bereiche sind untrennbar miteinander verbunden (über die FOURIER-Transformation bzw. die Inverse FOURIER-Transformation). Erst aus der Sicht beider Perspektiven lassen sich hunderte signaltechnischer Phänome richtig verstehen und technisch anwenden. In der Vernachlässigung dieses fundamentalen Zusammenhangs liegt ein großes Manko der schulischen Ausbildung.

• Aufgabe einer Fachdidaktik NT/TI
  
• 10 Thesen zur Fachdidaktik NT/TI
  
• Themenkatalog Fachseminar NT/TI

Schwerpunkte des Fachseminars

Was Sie in diesem virtuellen Fachseminar erwartet und was nicht

Diese Website ist nicht als Enzyklopädie der Nachrichtentechnik und Technischen Informatik gedacht. Ferner auch nicht als Sammlung bzw. Zusammenstellung möglicher pädagogischer Aktivitäten im Unterricht,

Die Website dient vielmehr dem Ziel, grundlegende inhaltliche und methodische Lücken dieses an Hochschulen und Berufsbildenden Schulen unterrichteten Fachgebietes zu schließen. Dabei steht im Zentrum ein ganz konkretes - über nunmehr 23 Jahre entwickeltes und sorgsam evaluiertes - multimediales und interaktives Lernsystem mit dem Leitthema ”Signale - Prozesse - Systeme”.

Wenig finden werden Sie also hier zu pädagogischen Exkursionen, die sich jeder Hochschule, jedem Fachseminar und jeder Schulform zuordnen lassen. Dabei kann es sich um sehr wichtige Inhalte handeln, aber diese gehören dann z.B. innerhalb des Referendariats bzw. der Lehrerausbildung allenfalls in ein Hauptseminar . Es sind allerdings "handfeste" Hinweise und Tips für Referendarinnen und Referendare, die zukünftig schon sehr schnell selbständigen Unterricht in den durch dieses Fachseminar repräsentierten Fächern durchführen sollen, unter der Rubrik Didaktik zu finden.

Wenig finden werden Sie auch zu etwas leicht angestaubten nachrichtentechnischen Inhalten, wie sie in praktisch allen Lehrbüchern vertreten oder - obwohl technisch überholt - noch in vielen Richtlinien aufgelistet sind.

Beispielsweise werden die aus diskreten analogen Bauelementen aufgebauten Schaltungen fast gar nicht behandelt. So wird der Operationsverstäker - neben R - L - C - Bauelementen -  als das einzige, wirklich wichtige analoge (aktive) Bauelement betrachtet. Angesichts des Siegeszugs der digitalen Signalverarbeitung dürften aber nur drei analoge OP-Schaltungen die technische Entwicklung überdauern: Der Operationsverstärker als Impedanzwandler, als Verstärker sowie als Antialiasing-Tiefpass. Der Grund hierfür wurde bereits oben erwähnt.

Viel erfahren können Sie hier über tragfähige Konzepte für die moderne (digitale) Nachrichtentechnik. Das beginnt schon mit 10 Thesen zu dieser Fachdidaktik. Wie sollte man sinnvoll - d.h. Interesse weckend, effizient und zeitökonomisch - auf diesem Gebiet unterrichten, wenn keine grundsätzliche Analyse, Wertung und Wichtung vorliegt?!

Das Highlight dieser Website ist die Vorstellung eines inzwischen weltweit eingesetzten, multimedialen und interaktiven Lernsystems “Signale - Prozesse - Systeme”, welches wohl erstmalig selbsterforschendes Lernen der Theorie und Praxis der Signalverarbeitung erlaubt, welche bislang den Hochschulstudenten - aufgrund mathematischer und programmiersprachlicher Barrieren - vorbehalten war und deshalb auch fast vollständig in den Lehrplänen Berufsbildender Schulen fehlt. Wie aber soll sich ohne solide Grundlagen ein beruflich nutzbares, langfristig anwend- und erweiterbares Wissensnetz bilden können?!

Intensiv eingegangen  wird auch auf die neuen Medien im Unterricht und Lehre. Handelt es sich hierbei um modischen Schnick-Schnack oder um einen pädagogische Quantensprung?

Moderne Kommunikationstechnik ist ein genereller Schwerpunkt dieses virtuellen Fachseminars. Sie werden deshalb auf eigene und fremde Dokumente sowie Lehrmittel stoßen zu Fachgebieten wie Mobilfunk, Computernetze, Mikrocontrollertechnik, DSP (Digital Signal Processing bzw. Digitale Signalprozessoren), Digitale Übertragungstechnik, DAB und DBV ( Digital Audio Broadcasting und Digital Video Broadcasting; Digitale Rundfunk- und Fernsehtechnik) sowie aber auch zu Internet -Techniken und Electronic Publishing. Sie merken schon, dass hier der Versuch gemacht wird, den herkömmlichen Unterricht zu entrümpeln und klare Prioritäten aufzuzeigen bzw. auf Zukunftstechnologie - Information Technology - zu setzen.