Erzbischöfliche St.-Anna-Schule

Klasse 6 wird professionell - eine Begegnung von Physikunterricht und Industrie

6a produziert elektronische Schaltungen bei Wiesemann & Theis

Völlig neue Wege hat die Klasse 6a der St.-Anna-Schule im Rahmen des Physikunterrichts beschritten: An Stelle 'klassischer' Elektrizitätslehre erlebt sie den Stoff hautnah durch den Bau elektronischer Schaltungen mit handelsüblichen, zeitgemäßen Bauteilen. Das heißt LED statt Glühlämpchen, Platine statt sperrigem Experimentierbrett, Lötkolben statt überdimensionierter Verbindungskabel. 

Den krönenden Abschluss dieser Reise durch die Welt der heutigen Elektronik bildete die Herstellung von elektronischen Schaltungen in der Werkstatt der Wuppertaler Firma Wiesemann & Theis, die im Rahmen einer neuen Kooperation diese einmalige Möglichkeit eröffnet hat. Zumindest eines hat dieses Projekt bereits jetzt gezeigt: Eine hohe Motivation durch Handlungsorientierung des Unterrichts ist der Garant für Spaß und erfolgreiche Wissenvermittlung.

Ein erstes Praktikum: Ab in die Werkstatt

Mit fertigen Boardlayouts auf dem Server konnte es losgehen - ab in die Industrie! Die Idee, neben der Theorie auch die Abläufe bei der industriellen Fertigung von elektronischen Komponenten kennenzulernen und selber auszuprobieren löste von Anfang an große Faszination auf die Schülerinnen und Schüler der Klasse 6a aus. Jeweils ein Drittel der Klasse durfte bei einer Betriebsführung die Produktion kennenlernen, während die anderen in der Werkstatt alle Stufen der Schaltungsproduktion durchlaufen konnten. Die in der Schule entwickelten Layouts wurden auf fotobeschichtete Rohplatinen belichtet und entwickelt, die so entstandenen Platinen konnten in der Ätzanlage der Werkstatt geätzt werden. Beim Ätzen wird die Kupferbeschichtung dort, wo später kein Strom fließen soll, entfernt, so dass nur noch die Kunststoffplatine mit Kupferleiterbahnen übrig bleibt. Diese wird chemisch vom Fotolack befreit und dann gebohrt, damit die Beinchen der elektronischen Bauteile durchgeführt werden können. Den gesamten Prozess konnten alle Schülerinnen und Schüler durchlaufen - mit angemessener Schutzkleidung, versteht sich!

Weg mit den Stiften: CAD-Software statt Papier in Klasse 6

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Wie kann es sein, dass man über Wochen nichts in sein Physikheft schreibt? Statt mit Bleistift und Lineal Schaltkreise ins Heft zu zeichnen hat die Klasse 6a Elektronik mit Hilfe einer CAD-Software (CAD: Computer Aided Design) entworfen und von der Software prüfen lassen, hat an Details gefeilt und schließlich mit Hilfe des in der Software integrierten Autorouters Layouts für Leiterplatten, häufig auch Platinen genannt, entworfen. Solche Layouts bilden die Grundlage für die industrielle Fertigung von elektronischen Schaltungen, und zur Herstellung dieser Schaltungen ist ein bisschen Equipment erforderlich, das in der Werkstatt von Wiesemann & Theis zur Verfügung gestellt wurde. 

Der Prozess des digitalen Schaltungsentwurfs, beginnend mit der Auswahl der benötigten Bauteile, dem Zusammenklicken des Schaltplans bis hin zur manuellen Optimierung des Boardlayouts ist ein produktiver, interaktiver Prozess, der allein durch die Arbeit mit dem modernen Medium Computer und hervorragender Industriesoftware einen hohen Lernzuwachs garantiert. Schließlich hat man am Ende die Gewissheit, dass man mit den Werkzeugen der Ingenieure schon in Klasse 6 tolle Produkte entwerfen kann.

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Schaltungsbau

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Mit der fertigen Leiterplatte geht es an die Löstation: Bauteile einsetzen, anlöten, überstehende Beinchen abschneiden, und das ganze -zig Mal. Nach einer guten Stunde Bauzeit steigt der Puls: Test! Auch wenn es nicht immer auf Anhieb klappte: Mit ein bisschen Nacharbeit konnten fast alle Schaltungen ordnungsgemäß zum Leben erweckt werden. Besonders eindrucksvoll: Der mit drei verschiedenfarbigen Leuchtdioden aufgebaute Farbmischer mach aus Rot, Grün und Blau plötzlich Weiß. Na wenn das nicht Physik ist...

Auch wenn der Tag nicht gerade als Tag der Erholung in die Klassengeschichte eingeht: Alle Schülerinnen und Schüler waren tief beeindruckt von den Möglichkeiten, die man beim eigenständigen Entwickeln von Elektronik hat, und dass es am Ende auch noch funktioniert hat, war wohl der schönste Abschluss des Tages. 

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Perfekte Atmosphäre

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Eine weitere wichtige und prägende Erfahrung können die Schülerinnen und Schüler mit nach Hause nehmen: In der Werkstatt der Firma Wiesemannn & Theis herrscht eine sehr angenehme und freundliche Atmosphäre, die Mitarbeiter arbeiteten perfekt mit den Schülerinnen und Schülern zusammen, es gab keine Brührungsängste oder Missverständnisse. Alle Arbeitsabläufe waren gut vorbereitet und wurden von Schülerinnen und Schülern, den begleitenden Lehrern und den Mitarbeitern Hand in Hand erledigt.

Eine detaillierte Evaluation des neuen Projekts wird zur weiteren Optimierung folgen, aber eins steht jetzt schon fest: Wir kommen wieder!

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