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Simulation
Fach- und berufsdidaktische Innovationen in metall- und elektrotechnischen Domänen
Mansfeld, Tanja
Die Informationstechnologie revolutioniert die Facharbeiterberufe der Metall- und Elektrotechnik. Mit der Etablierung der "digitalen Fabrik" als wegweisendes Produktionskonzept gerät die konventionelle Facharbeiterausbildung an eine Grenze. Sowohl die curriculare, d.h. inhaltliche Seite ist davon betroffen als auch die berufs- und fachdidaktische.
Die fach- und berufsdidaktische Relevanz von Simulationen im Kontext kognitionspsychologischer unterrichtstheoretischer einschließlich unterrichtsmethodischer und medientheoretischer Diskurse zu thematisieren, ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit.
Der Schwerpunkt der Arbeit liegt im Studium und in der Auswertung von Literatur im Kontext von Didaktik beruflicher Bildung; das der Arbeit zugrunde liegende Verfahren ist historisch-hermeneutisch. Die Arbeit soll aus analytischer Sicht die Voraussetzungen aufzeigen, die für Lehr-Lern-Arrangements mit Simulationen gegeben sein müssen, damit mit ihnen effektiv gelernt werden kann.
Es werden zunächst die wissenschaftlichen Beiträge zu Anwendung von Simulationen als Lehr- und Lernmittel beleuchtet. Die technischen Bedingungen und die Lehrerbildung bzgl. Multimedia und Simulationen werden dargelegt und die bereits existierenden möglichen Kriterien zur Bewertung von Simulationsprogrammen. Es werden die bisherigen Erkenntnisse aus den korrespondierenden Ingenieurwissenschaften zum Thema Computersimulationen im metall- und elektrotechnischen Bereich systematisch dargestellt. Weiterhin wird dargelegt, aus welchem Grund Simulationen im Unterricht von metall- und elektrotechnischen Domänen eine Rolle spielen sollten. Darüber hinaus werden exemplarisch einige Simulationsprogramme vorgestellt, die für den Bereich der Beruflichen Bildung im metall- und elektrotechnischen Bereich relevant sein könnten.
Im Anschluss erfolgt ein Diskurs zu Lern-, Lehr- und Unterrichtstheorien im Feld der Metall- und Elektrotechnik. Dazu werden kurz die relevanten Lerntheorien und die didaktischen Konzepte und Unterrichtsmethodik in der beruflichen Bildung vorgestellt. Anschließend werden die Aspekte, die von besonderer Bedeutung für den Einsatz von Simulationen in der beruflichen Bildung sind, beleuchtet. Hier werden drei unterschiedliche Diskurse betrachtet: die unterrichtstheoretische Perspektive einschließlich unterrichtsmethodischer Argumente, der kognitionspsychologische und der medientheoretischen Aspekt.
Das folgende Kapitel enthält eine Übersicht und Analyse im Handel erhältlicher Simulationen, die im metall- und elektrotechnischen Unterricht verwendet werden (könnten).
Anschließend werden die Potenziale und Grenzen von Simulationen bei Lehr-Lern-Arrangements in metall- und elektrotechnischen Domänen aufgezeigt.
Hierzu werden die Bedingungen für komplexe Lehr-Lern-Arrangements mit Computersimulationen aus kognitionspsychologischer, unterrichtstheoretischer und aus medientheoretischer aber auch aus technischer Sicht und mit Hinblick auf die Lehrerbildung bzgl. des Einsatzes von Multimedia und Simulationen beleuchtet. Im Anschluss wird exemplarisch ein Skript für die Einbindung von Simulationen im Unterricht entwickelt.
Im letzten Kapitel diskutiert die Autorin die zentralen Ergebnisse und fasst sie zum Abschluss der Dissertation zusammen. Ein Ausblick auf mögliche Forschungsperspektiven schließt die Arbeit ab.
Information technology has revolutionized the professions in the domains of mechanical and electrical engineering. With the establishment of the Digital Factory as the seminal production concept the conventional vocational education has reached its limits. Both, the curricular aspect, i.e. the content, and the technical and professional didactic aspect are concerned.
The aim of this dissertation is to discuss the relevance of simulations in the context of cognitive psychology, teaching theory and method and media theory.
The main focus of the thesis is the analysis and the evaluation of literature in the context of vocational education, based on the historical-hermeneutical approach. The thesis aims to show the requirements for effective learning and teaching with simulations.
At first the existing scientific contributions on the application of simulations as teaching and learning aids are examined. The technical conditions and the teacher training regarding multimedia and simulations are elaborated as well as existing criteria for evaluating simulating programs. A systematic description of findings from the corresponding engineering sciences for computer simulations is given. In addition the reasons for applying simulations in lessons in the domains of mechanical and electrical engineering are explained. Furthermore characteristic simulation programs are presented, that might be relevant for vocational education and training in the domain of mechanical and electrical engineering.
Then, the relevant learning theories and concepts in the field of the vocational education and training in the domain of mechanical and electrical engineering are discussed. Three different discourses are considered: the technical and professional didactic, the cognitive psychological and the media theoretical aspect.
The following chapter contains a compendium and an analysis of commercially available simulation software.
Afterwards, the potential and limits of simulations in learning and teaching with simulations are shown. An example for integrating simulations into lessons is developed.
In the last chapter the author discusses and summarizes the main results and gives an outlook on future research perspectives.
