Fragestellung:

Im dualen System der Berufsausbildung übernimmt die Berufsschule eine zentrale Rolle bei der Förderung fachtheoretischer sowie übergreifender Kompetenzen im Sinne beruflicher Handlungskompetenz. Ein übergeordnetes Bildungsziel ist die Gestaltung gesundheitsorientierter Arbeit, insbesondere im Hinblick auf ergonomische Anforderungen und Arbeitssicherheit. Hierbei werden die Analyse und Verbesserung beruflicher Arbeitsprozesse in den Mittelpunkt gestellt. Die Schweißtechnik wird in diesem Beitrag exemplarisch für das Schlüsselthema Gesundheitsförderung und Ergonomie in industriellen Metallberufen betrachtet. In NRW ist das Fach Sport/Gesundheitsförderung im berufsübergreifenden Lernbereich verankert und adressiert arbeitsbezogene Prävention systematisch. Vor diesem Hintergrund untersucht die Studie, wie Lehrkräfte der Fachrichtung Metalltechnik gesundheitsbezogene Aspekte in der Schweißtechnik– insbesondere Ergonomie und Arbeitssicherheit – im lernfeldorientierten Unterricht umsetzen, wie Kooperationen mit anderen Fächern, insbesondere Sport/Gesundheitsförderung, gestaltet sind und inwiefern das Bildungsziel der Gestaltung gesundheitsorientierter Arbeit realisiert wird. Zudem wird analysiert, ob und wie Augmented-Reality-basierte Schweißsimulationen als Lern- und Arbeitsumgebungen geeignet sind, um ergonomische Fragestellungen zu bearbeiten und daraus Lernhandlungen zu entwickeln.

Forschungsmethode:

Die Untersuchung folgt einem qualitativen, explorativen Forschungsdesign. Datengrundlage bilden leitfadengestützte, teilstrukturierte Interviews mit Lehrkräften der Fachrichtung Metalltechnik an Berufskollegs in NRW. Der Interviewleitfaden umfasst Fragen dazu, in welcher Form Schweißen im Unterricht thematisiert wird (praktisch, theoretisch, Lernortkooperationen) und adressiert die Behandlung von Arbeitssicherheit und Ergonomie als Bestandteil beruflicher Facharbeit sowie die Gestaltung gesundheitsorientierter Arbeit. Darüber hinaus werden Fragen zur Kooperation mit lernfeldübergreifendem berufsbezogenem Unterricht, insbesondere dem Fach Sport/Gesundheitsförderung, thematisiert, sowie Einschätzungen zur Eignung von Augmented-Reality-Anwendungen (AR), konkret eines Virtual Welding Training Systems (VWTS), als Lern- und Arbeitsumgebung erhoben. Die Analyse erfolgt mittels qualitativer Inhaltsanalyse mit dem Ziel, aktuelle Praktiken und strukturelle Bedingungen der Unterrichtsgestaltung zu rekonstruieren sowie Potenziale für die Entwicklung gestaltungsorientierten Unterrichts abzuleiten. Die beschriebene Studie befindet sich zum jetzigen Zeitpunkt in der Umsetzung.

Zu erwartende Ergebnisse:

Es ist zu erwarten, dass die praktische Schweißausbildung überwiegend an überbetrieblichen Lernorten und in den Betrieben erfolgt, während die Berufsschule primär theoretische Grundlagen fokussiert. Gesundheitsbezogene Aspekte wie Ergonomie und Arbeitssicherheit werden im Unterricht thematisiert, jedoch häufig nicht systematisch im Sinne einer gesundheitsorientierten Arbeitsgestaltung. Kooperationen mit dem Fach Sport/Gesundheitsförderung bestehen punktuell, sind jedoch selten curricular abgestimmt oder in gemeinsame, handlungsorientierte Lernsituationen integriert. Ergonomische Fragestellungen werden überwiegend theoretisch behandelt und nur eingeschränkt in konkrete berufliche Handlungssituationen überführt. Vor diesem Hintergrund werden AR-basierte Schweißsimulationen (VWTS) als potenziell geeignete Lern- und Arbeitsumgebungen eingeschätzt, um Arbeitsprozesse analysierbar zu machen und Arbeitsplätzen und Körperhaltungen exemplarisch ergonomisch zu gestalten. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, Lernhandlungen zu entwickeln, in denen Auszubildende Arbeitsprozesse beim Schweißen reflektieren, bewerten und im Sinne gesundheitsorientierter Gestaltung verändern. Gleichzeitig werden hohe Investitionskosten, organisatorische Rahmenbedingungen sowie ein begrenzter Einsatzbereich als zentrale Implementationshemmnisse von VWTS benannt.

Schlussfolgerungen:

Die zu erwartenden Ergebnisse zeigen, dass Ergonomie als Teilaspekt der Gestaltung gesundheitsorientierter Arbeit im Themenfeld der Schweißtechnik an Berufsschulen bislang eher punktuell aufgegriffen und nur teilweise in Lernprozesse eingebunden wird. Für die Berufsbildungsforschung ergibt sich daraus die Notwendigkeit, didaktische Konzepte zu entwickeln, die diese Bildungsziele systematischer in lernfeldorientierte und handlungsorientierte Lernsituationen integrieren. AR-Anwendungen wie das VWTS bieten hierbei ein besonderes Potenzial als experimentelle Lernumgebungen, in denen gesundheitsorientierte Gestaltung von Arbeit analysiert, erprobt und reflektiert werden kann. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten darauf abzielen, entsprechende Lernarrangements zu konzipieren, prototypisch umzusetzen und empirisch zu evaluieren sowie die Kooperation zwischen Fachunterricht und dem berufsübergreifendem Lernbereich der Gesundheitsförderung gezielt zu berücksichtigen.

Die vorliegende Einzelfallstudie untersucht die Fragestellung, ob sich ein Hands-on-Experiment zur Herstellung einer handgedruckten elektrolumineszierenden Folie (EL-Folie) als Schnittstellenthema in der Ausbildung von Chemielaborant:innen im dritten Lehrjahr eignet. EL-Folien sind praxisrelevante Bauteile mit Anwendungen unter anderem in der Automobil- und Werbeindustrie. Sie bestehen aus zwei flexiblen Elektroden, einer Halbleiterschicht sowie einem Dielektrikum und beginnen bei Anlegen einer Wechselspannung zu leuchten.

Das durchgeführte Experiment basiert auf einem Konzept von Halbrügge, Banerji und Meerholz (2022), wurde jedoch erstmals in den Kontext der beruflichen Bildung übertragen. Ziel war es, zu überprüfen, inwiefern sich das Experiment dazu eignet, bereits erworbenes Wissen aus den Bereichen Spektroskopie, Polymerchemie und Elektrochemie auf eine neue, komplexe Problemstellung anzuwenden. Im Fokus standen dabei die eigenständige Planung und Durchführung des Experiments, die fachliche Einordnung der verwendeten Stoffe und Prozesse sowie die Bewertung der Ergebnisse. Ergänzend erarbeiteten die Auszubildenden eigenständig theoretische Grundlagen und reflektierten die Einordnung des Experiments in ihr Berufsfeld. Die Evaluation erfolgte mittels Fragebogen.

Die Ergebnisse zeigen, dass das Hands-on-Experiment grundsätzlich geeignet ist, fachliches Wissen in einem anwendungsorientierten Kontext zu aktivieren und sichtbar zu machen. Die Auszubildenden waren in der Lage, Inhalte aus unterschiedlichen chemischen Teildisziplinen miteinander zu verknüpfen und auf die unbekannte Aufgabenstellung zu übertragen. Besonders deutlich wird dies in der differenzierten Einordnung der eingesetzten Stoffe und ihrer Funktionen im Gesamtsystem. Darüber hinaus wurde das Experiment überwiegend als motivierend wahrgenommen und unterstützte sowohl das fachliche Verständnis als auch die Entwicklung selbstständiger Problemlöse- und Reflexionsfähigkeiten. Die Mehrheit der Teilnehmenden befürwortete zudem den Einsatz als Schnittstellenthema.

Einschränkend ist zu berücksichtigen, dass es sich um eine Einzelfallstudie handelt, wodurch die Generalisierbarkeit der Ergebnisse begrenzt ist. Dennoch legen die Befunde nahe, dass das Experiment ein hohes didaktisches Potenzial für kompetenzorientierte Lernformate besitzt.

Für den zukünftigen Einsatz empfiehlt sich eine gezielte Integration des Experiments in die Ausbildungspraxis, beispielsweise im Rahmen projektorientierter Lerneinheiten zur Überprüfung von Transferleistungen. Insbesondere die Förderung vernetzenden Denkens, selbstständiger Arbeitsweisen und reflexiver Kompetenzen spricht für eine curriculare Verankerung. Um die Aussagekraft zu erhöhen, sollte der Ansatz in weiteren Lerngruppen erprobt und systematisch evaluiert werden, um belastbare Aussagen zur Übertragbarkeit und Skalierbarkeit treffen zu können.

Die fortschreitende Integration Künstlicher Intelligenz (KI) in die Bauwirtschaft führt zu grundlegenden, nicht lediglich additiven Veränderungen beruflicher Facharbeit. Entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von Planung und Entwurf über Bauausführung bis zu Projektsteuerung und Qualitätssicherung, verschieben sich Handlungssituationen, Entscheidungslogiken und Verantwortungsstrukturen. Der Beitrag analysiert diese Transformation aus berufswissenschaftlicher Perspektive auf Grundlage der Ergebnisse des Projekts KI4Edu (Freiraum 2023) und fokussiert die strukturverändernden Effekte von KI auf Kompetenzanforderungen, Didaktik und Prüfungsformate in der bauwirtschaftlichen Bildung.

Methodisch verbindet der Beitrag eine strukturierende Auswertung der in Arbeit befindlichen KI4Edu-Berichte mit einer deduktiven Verdichtung entlang vier Analyseachsen (Kompetenzprofile, Didaktik, Prüfungsformate, Ethik/Recht) und einer konzeptionellen Integration unter Rückgriff auf etablierte Referenzmodelle (UNESCO AI Competency Framework, OECD Learning Compass 2030, DigCompEdu, TPACK, SAMR, DQR) und Rechtsrahmen (EU AI Act, DSGVO, HRK-Hinweise 2024). Als analytische Leitkonzepte dienen das im Projekt entwickelte LOCAM-KI-Modell (Learning Outcomes & Competency Assessment Model for and with AI), das 3-P-Modell (Product, Process, Person), die Bloomsche Taxonomie nach Anderson/Krathwohl sowie das Constructive Alignment nach Biggs.

Im Zentrum steht die Beobachtung, dass berufliche Entscheidungen zunehmend in asymmetrischer Mensch-Maschine-Interaktion getroffen werden. KI-gestützte Systeme übernehmen Informationsaufbereitung, Mustererkennung und Entscheidungsunterstützung, während Bewertung, Kontextualisierung und Konsequenzabschätzung beim Menschen verbleiben. Daraus ergibt sich eine systematische Verschiebung beruflicher Kompetenzprofile. Neben Fachwissen gewinnen die kritische Prüfung KI-generierter Ergebnisse, der Umgang mit Unsicherheit, Bias und Modellgrenzen sowie ethisch-rechtliche Urteilsfähigkeit in sicherheits- und haftungsrelevanten Kontexten an Bedeutung. BIM (Building Information Modelin) erweist sich dabei als notwendiges, nicht mehr lediglich ergänzendes, datentechnisches Fundament KI-gestützter Planung und Ausführung.

Eigene Experimente im ingenieurwissenschaftlichen Grundstudium zeigen, dass Large Language Models (LLMs) bei konzeptionellen Fragestellungen tragfähig, bei normativen und bautechnisch-detaillierten Inhalten jedoch systematisch fehleranfällig sind. Berufliche Facharbeit wird damit nicht primär durch Effizienzgewinne, sondern durch die Notwendigkeit fachlicher Validierung und verantwortungsbezogener Einordnung maschinell generierter Ergebnisse verändert. Und das im Sinne einer Co-Intelligence, in der epistemisch entscheidende Operationen beim Menschen verbleiben.

Diese Veränderungen haben unmittelbare Konsequenzen für die Struktur beruflicher Bildung. Reproduktionsorientierte Prüfungsformate verlieren an Aussagekraft, während problem- und handlungsorientierte Formate (z.B. dokumentierte KI-gestützte Fallanalysen, Reflexionsprotokolle, mündliche Verteidigungen KI-entwickelter Konzepte und kollaborative Projektleistungen mit transparenter KI-Offenlegung) an Bedeutung gewinnen. Das LOCAM-KI-Modell und das 3-P-Modell liefern eine operationalisierbare Bewertungslogik, die KI-Nutzung nicht als Störgröße, sondern als gestaltbaren und prüfbaren Kompetenzgegenstand integriert. Hinzu tritt eine nicht-optionale ethisch-rechtliche Querschnittsanforderung, denn KI im Bauwesen fällt regelmäßig in die Hochrisikokategorie des EU AI Act und DSGVO-Vorgaben strukturieren prüfungsrelevante KI-Nutzung.

Der Beitrag zeigt, dass die Integration von KI eine grundlegende Neuausrichtung von Kompetenzmodellen, Prüfungslogiken und didaktischen Konzepten erfordert. Die wissenschaftliche Eigenleistung liegt darin, zwei bislang getrennt verhandelte Perspektiven, d.h. KI als Anwendungsfeld der Baupraxis und KI als Lehrtechnologie, systematisch zu verbinden und die Abbildungslogik von Facharbeit in Bildung neu zu begründen. Empirische Befunde zur bislang begrenzten Beschäftigungswirkung von KI eröffnen ein nutzbares Zeitfenster für proaktive curriculare Anpassung. Damit liefert der Beitrag sowohl einen theoretisch-konzeptionellen als auch einen anwendungsbezogenen Impuls für die gewerblich-technische Berufswissenschaft und die Weiterentwicklung zukunftsfähiger Bildungsstrukturen im Bauwesen.