11. – 13. Schuljahr

Frank Lüthjohann, Stefanie Herzog und Ilka Parchmann

Metalle: Vielfältige Einsatzgebiete dank vielfältiger Berufe

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeiten Berufsorientierung im Fachunterricht ermöglichen

Metalle lassen sich aufgrund ihrer Eigenschaften zu verschiedensten Werkstoffen verarbeiten und werden aufgrund ihrer Vielfältigkeit in unterschiedlichsten Produkten genutzt. Immer steht vor der Nutzung eines metallischen Endproduktes und vor dem Bau einer Anlage ein Mensch, der durch seine berufliche Tätigkeit das Metall so für den täglichen Einsatz bearbeitet, dass es die gewünschten Funktionen erfüllt. Zahntechniker nutzen Metalle mit hoher Biokompatibilität, wie Legierungen mit Titan oder Palladium, um Kronen, Zahnspangen oder Implantate anzufertigen oder zu bearbeiten. Ein Anlagenmechaniker nutzt die gute Wärmleitfähigkeit und Biegsamkeit von Kupfer, um Rohrleitungssysteme für unterschiedlichste Anlagen zu konstruieren. Konstruktions- oder Industriemechaniker bearbeiten Metalle, die günstig zur Verfügung stehen und dabei verschiedensten Ansprüchen an Härte und Bruchfestigkeit genügen müssen. Der Umgang mit unterschiedlichen Stahllegierungen bestimmt den Arbeitsalltag. Metalle bieten daher ein ideales Themenfeld, um die Erarbeitung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen mit dem Ziel Berufsorientierung zu verknüpfen. Kern dieser Verknüpfung ist die Frage nach Funktionalisierung: Welche Eigenschaften machen Metalle generell als Werkstoffe interessant? Welche spezifischen Eigenschaften unterscheiden Metalle voneinander? Durch welche Verarbeitungsprozesse lassen sich gewünschte Eigenschaften nutzen und unerwünschte vermeiden? In welchen Branchen finden sich welche Berufe, die genau diese Bearbeitungs- und Veredelungsprozesse umsetzen und damit gesellschaftlich hoch bedeutsame Werkstoffe nach Maß herstellen?
In der Sekundarstufe I werden die Eigenschaften von Metallen standardmäßig behandelt, beispielsweise die Verformbarkeit, die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit. Das mannigfaltige Vorkommen von Metallen im Alltag bietet gute Zugänge zu verschiedenen Fragestellungen, wie vielfach erprobt und beschrieben [1, 2]. Der Zugang über Berufe stellt eine Alternative dazu dar, verbunden mit dem Ziel der Verminderung des derzeit sogar wachsenden Fachkräftemangels in technischen und handwerklichen Berufen.
Löten, Schweißen, Gießen, Schmieden, Scheren, Kanten, Stanzen, Drehen, Fräßen, Entgraten, Schleifen, Bürsten, Bohren , für viele der (späteren) beruflichen Tätigkeiten im Umgang mit Metallen bietet sich die Möglichkeit, diese bereits in Berufspraktika, Kooperationen mit regionalen Berufsbildungszentren, im Technikunterricht oder auch in einer schulischen Stationsarbeit im naturwissenschaftlichen Unterricht kennenzulernen und selbst auszuprobieren. Dies bietet gerade Schülerinnen und Schülern einen Zugang, die über das eigene Tun Interesse an Themen und Tätigkeiten entwickeln. Durch das Aufgreifen von Tätigkeitserfahrungen Lernender aus Kontexten außerhalb des naturwissenschaftlichen Fachunterrichts oder sogar dem Ermöglichen von Tätigkeiten im Fachunterricht [3] bekommt eine naturwissenschaftliche Betrachtung dieser Vorgänge Authentizität, die gerade Lernende mit Stärken im praktischen Arbeiten motiviert, sich ernsthaft mit Fachinhalten auseinanderzusetzen.
Mit dem nachfolgend dargestellten Unterrichtsmaterial aus dem EU-Interreg geförderten Projekt PANaMa (Perspektiven am Arbeitsmarkt mit Naturwissenschaften und Mathematik) lernen Schülerinnen und Schüler die Eigenschaften verschiedener Metalle anhand von beruflichen Anforderungen und Tätigkeitsbeschreibungen Auszubildender verschiedener MINT-Berufe kennen. Berufsorientierung und die Vermittlung von naturwissenschaftlichem Fachwissen sollen so miteinander verzahnt werden.
Die Materialien1 bis 3 bieten Anregungen, Themen wie Verformbarkeit von Metallen, die elektrochemische Spannungsreihe der Metalle oder die...

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