FOS Elektrotechnik

Was erwartet die Schülerinnen und Schüler?

Der Unterricht im Schwerpunkt „Elektrotechnik“ bereitet die Schülerinnen und Schüler auf ein Studium der Elektrobereich oder auf eine Ausbildung im Bereich der elektrotechnischen Berufe vor. SuS der Elektrotechnik, die nicht direkt ein Studium beginnen, sind gefragte Bewerber in den zahlreichen sehr anspruchsvollen elektrotechnischen Ausbildungsberufen. Andere Absolventen absolvieren ihre Ausbildung in den Betrieben, in denen Sie ihr gelenktes Praktikum absolviert haben.

Unterrichtet wird nach dem Lehrplan für die Fachoberschule, Fachrichtung Technik. Die Inhalte der Lehrpläne sind in Themen- und Aufgabenfelder des Pflicht- und Wahlpflichtbereiches zusammengefasst und können unter folgendem Link eingesehen werden:

http://berufliche.bildung.hessen.de/p-lehrplaene/fos/lp_fos_fr-tech_3_sp-elektrotechnik.pdf

Profil der unterrichtenden Lehrkräfte im Schwerpunkt Elektrotechnik

Alle Lehrkräfte, die im Schwerpunkt Elektrotechnik unterrichten, besitzen eine abgeschlossene Berufsausbildung, ein Ingenieurstudium, verfügen über betriebliche Erfahrungen als Ingenieur und unterrichten in der Teilzeitberufsschule (duales System). Dadurch und durch fachpraktischen Unterricht samt Laborversuchen wird die praxisnahe Vermittlung der doch teilweise abstrakten Lerninhalte der Elektrotechnik sichergestellt.

Jahrgangsstufe 11

Geeignete Bewerber mit mittlerem Bildungsabschluss besuchen zunächst den ersten Ausbildungsabschnitt, die Jahrgangsstufe 11. Im fachtheoretischen Unterricht dieser Jahrgangsstufe werden die gesamten Grundlagen der Elektrotechnik, der Energieversorgung und der Informationssysteme unterrichtet. Die Kenntnisse des Aufbaus der Materie dienen zur Definition der Größen Spannung und Strom. Der elektrische Widerstand – gewünscht oder unerwünscht -  ist eine weitere Größe von zentralem Stellenwert. Im Zeitalter knapper und deshalb teurer Ressourcen erhält die elektrische Energie als sogenannte „Edelenergie“ besonderes Gewicht. Das Wissen um alternative Energiequellen und dem sparsamen Umgang mit Energie sind selbstverständlicher Teil des Unterrichts  Weitere Inhalte sind die Schaltungsanalyse und -dokumentation sowie das Basiswissen von Lern- und Arbeitsprozessen.

Untenstehend ist ein Aufgabenbeispiel der Jahrgangsstufe 11 dargestellt:

Bei dem Aufgabenbeispiel handelt es sich um eine „reale“ Spannungsquelle (Spannungsquelle mit Innenwiderstand). Von Bedeutung ist, wie sich die Spannungsquelle im Leerlauf und bei Belastung verhält. Kann die Spannungsquelle mit ausreichender Spannungsstabilität die Verbraucher mit elektrischer Energie versorgen? Welcher mögliche Kurzschlussstrom kommt zum Fließen?

Die Widerstände R1-3 sind in dieser Aufgabe die Verbraucher. Es ist zu ermitteln, welcher Gesamtstrom zum Fließen kommt und wie sich dieser  auf die einzelnen Widerstände aufteilt. Damit verbunden ist auch die Leistung, die die einzelnen Widerstände haben müssen.

Jahrgangsstufe 12

Erfolgreiche Absolventen der Jahrgangsstufe 11 besuchen die Jahrgangsstufe 12. Bewerber mit mittlerem Bildungsabschluss und abgeschlossener Berufsausbildung steigen direkt in die Jahrgangsstufe 12 ein (Organisationsform B). Die Schüler der Organisationsform „A“ profitieren in einmaliger Weise von den Praxiserfahrungen der SuS der Organisationsform „B“ (mit Berufsabschluss), da sie gemeinsam unterrichtet werden.

Im zweiten Ausbildungsabschnitt, der Jahrgangsstufe 12, werden 9 Wochenstunden Fachunterricht erteilt. Wesentliche Inhalte sind die Analyse von auch komplexeren Gleichstromnetzen, die Kenntnisse der Zusammenhänge in elektrischen und magnetischen Feldern, das Wissen um Erzeugung, Übertragung und Nutzung von Wechselspannungen, die Funktion und der Aufbau elektronischer Bauteile, Baugruppen und Geräten. Hinzu kommen ergänzend Inhalte aus dem Wahlpflichtbereich.

Ganz wesentliches Ziel in der Jahrgangsstufe 12 ist es, elektrotechnische Zusammenhänge und Problemstellungen in der Tiefe zu durchdringen, zu analysieren, die Wirkungszusammenhänge zu erkennen und darzustellen und somit die SuS und deren Transferfähigkeit zu fördern, technische und elektrotechnische Problemstellungen zu lösen. Dazu notwendig sind natürlich die typischen rechnerischen, graphischen, schaltungs- mess- und prüftechnischen Arbeitsmethoden. Selbstverständlich ist die Anwendung der (fach)mathematischen Kenntnisse entsprechend dem Anspruchsniveau der Aufgaben in der Jahrgangsstufe 12.

Im Schwerpunkt Elektrotechnik wird viel gerechnet und es werden verschiedene mathematische Methoden zur Aufgabenlösung angewendet. Sie sollten deshalb Interesse an Mathematik und Naturwissenschaften haben. Wir fördern die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Denken. Sehr schnell empfinden sie dann große Freude und Zufriedenheit beim selbständigen Lösen auch etwas komplexerer Aufgabenstellungen.

Nachstehend ein Aufgabenbeispiel der Jahrgangstufe 12 aus dem TAF „Analyse von Gleichstromnetzen“.

Dass vorstehende Aufgabenbeispiel ist vergleichbar dem obigen Beispiel aus der Jahrgangsstufe 11, jedoch viel komplexer. Die Versorgungs- und Belastungsfälle sind jedoch sehr unterschiedlich. Bei Motorstillstand versorgen die beiden Batterien den Bordverbrauch. Eine besondere Belastung tritt während des Startens des Motors auf. Im Fahrbetrieb (laufender Motor) versorgt der Generator den Bordverbrauch und lädt die Batterien wieder auf.

In jedem Versorgungs- und Belastungsfall ergeben sich sehr unterschiedliche Stromverteilungen, die es zu berechnen gilt. Mathematisch beinhaltet die Aufgabe „Das Lösen von Gleichungen mit mehr als zwei Unbekannten“.