Theorie-Ausbildung in der HAG

Hinter der gesamten HAG-Konzeption steckt das wesentliche Ziel, die zunächst meist verborgene Kreativität und Spontanität bei den Teilnehmern zu erkennen und diese besonderen Fähigkeiten für die eigentliche innovative HAG-Arbeit zu stärken und weiter zu entwickeln.

Besonders für die vielen  innovativen HAG-Eigenentwicklungen von ganz  spezieller Computer-Hardware und anderen  technischen Projekten  muss  auf  ein  entsprechend  gut  ausgebildetes theoretisches Grundwissen  zurückgegriffen werden können. Besonders  wichtig ist dabei die Vertiefung  des  MINT-Schulstoffes aus den Fachbereichen Mathematik, Physik, Informatik und Technik.

1. Basiswissen aus dem Schulstoff Physik Klasse 8 - 10:

Für die zahlreichen Entwicklungen aus dem Bereich der Elektronik findet sehr oft behandelter Unterrichtsstoff Anwendung, wobei besonders die folgenden Themen zu nennen sind:

Ohmsches Gesetz, Gesetze des verzweigten Stromkreises, Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen, Spannungsteiler-Schaltung, Halbleiter, Diode und Transistor

Die Verwendung von integrierten Bauelementen (IC-Technik) aus der TTL-Familie für digitale Signal- verarbeitung, der linearen Bausteine für Analogsignale und spezieller elektronischer  Bauteile machen eine tiefergehende  Behandlung der  Wirkungsweise erforderlich,  wobei  zum  besseren   Verständnis begleitende praktische Versuche durchgeführt werden.

Unter den häufig  benutzten Bauteilen und Bauteil-Gruppen sind auch solche zu finden, die im Oberstufen-Physikunterricht behandelt werden. Zur theoretischen Vertiefung  von speziellen  elektronischen  Kompo- nenten werden Daten- und Informationsblätter eingesetzt, die meist über das Internet direkt von der Homepage der Herstellerfirmen heruntergeladen werden. Besonders wichtig ist bei der Behandlung der notwendigen  Theorie  auch die  Ausbildung des  theoretischen  Abtraktionsvermögens, so daß  auch kompliziertere Zusammenhänge  erkannt  und schwierigere  elektronische Schaltungen entwickelt  werden können.

2. spezielles Basiswissen (z.T. Schulstoff Physik-Oberstufe):

Die Entwicklung von elektronischen Schaltungen mit digitalen TTL- und CMOS-Bausteinen erfordern  für die  Vereinfachung des Schaltungs-Layouts  die   Anwendung  mathematischer Gesetze der Boolschen Algebra.  Bei  Projekten,  in der  mechanische   Bauteilkomponenten konstruiert  und  eingesetzt werden, finden die Grundlagen der Alebgra  und Geometrie Anwendung. Bei speziellen   HAG-Problemen werden auch die Kenntnisse der Oberstufen-Mathematik aus den   Bereichen  Analysis und Vektorraumgeometrie eingesetzt.

Kondensator, Spule, Relais, lichtempfindliche Widerstände, Heiß- und Kaltleiter, LCD-Display, Siebensegment-Anzeigen, Schrittmotoren, Analog-Digitalwandler, Speicher-IC, EPROM, EEPROM, 8-Bit-Register, 8-Bit-Datenpuffer usw.

3. mathematische Grundlagen ( z.T.  Schulstoff Mathematik):

Mit  den  Kenntnissen der  Mengen-Algebra  aus der Wahrscheinlichkeits-Rechnung  (Klasse 9  - 11) werden mit den Verknüpfungsfunktionen der logischen Operatoren AND, OR, NAND, NOR, EXOR, NOT und den Grundlagen der Boolschen-Algebra die Gesetze der  Schalt-Algebra bei der Layout-Entwicklung von Schaltungen eingesetzt. Durch Anwendung dieser Gesetzmäßigkeiten wird zur Vereinfachung von Logik-Schaltungen das Prinzip der Karnaugh-Diagramme benutzt. Behandelt  werden u.a. folgende Themen:

Kommutativ-, Assoziativ- und Distributivgesetz der Boolschen Algebra, AND-, OR-, NAND-, NOR-, EXOR-Gatter, Inverterschaltung NOT, de Morgan-Gesetze, Decodierschaltungen, Karnaugh-Diagramme, Gatter-IC-Technik

Spezielle Entwicklungen, wie der Bau eines Seismographen (siehe Projekte) oder andere mechanische Konstruktionen, erfordern die Behandlung von weiteren theoretischen Grundlagen, die  neben dem allgemeinen Schulstoff auch zusätzliche Theorie verlangen.

So sind z.B. zur Umsetzung vom 2-dimensionalen Konstruktions-Plan zum 3-dimensionalen Objekt die Grundlagen der  geometrischen Abbildungen  aus Klasse 8 und  9 sehr  wichtig.  Bei 3-dimensionalen Maßfestlegungen sind z.T. aufwendige Berechnungen aus dem Bereich  der Vektorraumgeometrie der Oberstufe notwendig.

Zentralprojektion, Schrägbild, perspektivische Darstellung, Auf-, Front- und Seitensicht- Darstellung, Pythagoras, gemischt - quadratische Gleichungen, Berechnungen im 3-dimensionalen Raum mit Hilfe der Vektorraum-Geometrie

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Behandlung der theoretischen Grundlagen eine ganz wesentliche und unverzichtbare Grundsäule im Ausbildungskozept der HAG darstellt. Hierdurch wird auch verständlich, dass von den Interessenten erwartet wird, sich für eine Teilnahme von mindestens 2 bis 3 Jahren zu verpflichten.

Praxis     Ausbildung    zurück