Die Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik (ME/MST) nimmt für die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit Europas eine Schlüsselposition ein und bildet als Innovationstreiber eine wichtige Grundlage für technologische und wirtschaftliche Entwicklungen. Vor dem Hintergrund globaler Lieferkettenrisiken und geopolitischer Abhängigkeiten strebt die Europäische Union mit dem European Chips Act eine signifikante Stärkung der Halbleiterproduktion innerhalb Europas an. Ziel dieser Initiative ist es u.a., den europäischen Anteil an der weltweiten Halbleiterproduktion bis 2030 auf 20 Prozent zu erhöhen (Europäische Kommission 2023). Diese Zielsetzung ist jedoch nur realisierbar, wenn es gelingt, die hierfür erforderlichen Fachkräfte in ausreichender Zahl und mit den notwendigen Kompetenzen zu qualifizieren. Damit rücken Fragen der Fachkräftesicherung, der Ausgestaltung beruflicher Handlungskompetenz sowie der Anschlussfähigkeit von Qualifizierungsangeboten entlang der gesamten Bildungskette in den Fokus der Betrachtung. Diese Fragen stellen sich nicht abstrakt, sondern zeigen sich unmittelbar in der konkreten beruflichen Praxis der ME/MST: Zunehmende Automatisierung, digitalisierte Produktions- und Entwicklungsprozesse sowie interdisziplinäre Arbeitsformen führen zu einer Verschiebung von Arbeitsroutinen. Berufliches Handeln ist dabei weniger durch standardisierte Abläufe gekennzeichnet, sondern zunehmend durch prozessbezogenes Denken, systemisches Verständnis und die Fähigkeit zur reflexiven Problemlösung. Diese Entwicklungen lassen sich als Ausdruck eines grundlegenden Wandels beruflicher Arbeit verstehen, bei dem standardisierte Tätigkeiten an Bedeutung verlieren und stattdessen komplexe, kompetenzbasierte Anforderungen in den Vordergrund treten.

Diese veränderten Anforderungen schlagen sich auch in einem wachsenden und zugleich ausdifferenzierten Bedarf an qualifizierten Fachkräften nieder. Empirische Befunde aus aktuellen Fachkräfteanalysen weisen auf einen rasant anwachsenden Fachkräftebedarf im Hochtechnologiebereich der ME/MST hin (Köhne-Finster/Seyda/Werner 2023, Köhne-Finster 2023). Diese Dynamik spiegelt sich auch in der Entwicklung der beruflichen Ausbildung wider. Am Beispiel des seit 1998 etablierten dualen Ausbildungsberufs Mikrotechnologe*Mikrotechnologin zeigt sich in den letzten Jahren ein deutliches Wachstum: Zwischen 2022 und 2024 stieg die Zahl der neu abgeschlossenen Ausbildungsverträge bundesweit um rund 50 %, während sich das Angebot an Ausbildungsstellen im gleichen Zeitraum um etwa 61 % erhöhte. Zugleich blieben 2024 bereits rund 15,9 % der angebotenen Ausbildungsstellen unbesetzt (BIBB Datenbank DAZUBI).

Die Qualifizierung in der ME/MST ist dabei durch spezifische strukturelle Rahmenbedingungen gekennzeichnet, die sie von anderen technischen Berufsfeldern deutlich unterscheiden. Ausbildungs- und Weiterbildungsangebote erfordern eine hoch spezialisierte, kostenintensive Infrastruktur sowie entsprechend qualifiziertes Bildungspersonal. Gleichzeitig sind die beruflichen Tätigkeitsprofile durch einen hohen Grad an Spezialisierung und einen stark differenzierten Kompetenzbedarf entlang der Wertschöpfungskette geprägt. Die Kombination aus hoher Spezialisierung, kostenintensivem technischem Aufwand und stark differenzierten Kompetenzanforderungen führt dazu, dass Qualifizierungsangebote in der ME/MST nicht beliebig dezentral oder marktförmig ausgeweitet werden können. Gerade vor diesem Hintergrund gewinnt die Bündelung von Ressourcen, Expertise und Angeboten an Bedeutung. Da sich aufgrund dieser Rahmenbedingungen kaum kommerzielle Bildungsdienstleister im Feld etablieren, sind koordinierende, institutionell getragene Bildungs- und Transferstrukturen erforderlich, um Qualifizierung entlang der Bildungskette nachhaltig zu sichern.

Vor diesem Hintergrund zeigt sich eine zentrale Leerstelle in der berufsbildungswissenschaftlichen Diskussion: Während der Wandel beruflicher Anforderungen in Hochtechnologiefeldern vielfach beschrieben wird, bleibt weitgehend ungeklärt, wie diese dynamischen und heterogenen Qualifizierungsanforderungen systematisch in strukturierte, anschlussfähige Qualifizierungs- und Bildungsprozesse übersetzt werden können. Das Symposium setzt an der Verbindung von Veränderungen beruflicher Arbeitsprozesse, daraus resultierenden Qualifizierungsanforderungen und deren Bearbeitung in bestehenden Bildungsstrukturen an und geht der Frage nach, wie vor dem Hintergrund eines steigenden Fachkräftebedarfs dynamische und heterogene Qualifizierungsanforderungen in hochspezialisierten Technologiefeldern unter den strukturellen Bedingungen begrenzter Zugänglichkeit von Lernorten in anschlussfähige Bildungsprozesse übersetzt werden können.

Ziel des Symposiums ist es, aktuelle Entwicklungen der Berufspraxis in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik (ME/MST) vor dem Hintergrund dieses Spannungsfeldes zwischen dynamischen Qualifizierungsanforderungen und bestehenden Bildungsstrukturen zu rekonstruieren, daraus resultierende Verschiebungen von Kompetenzanforderungen zu analysieren und deren Konsequenzen für die gewerblich-technische Bildung zu diskutieren. Dabei wird das zugrundeliegende Problem nicht als sektorales Einzelphänomen verstanden, sondern als exemplarischer Fall für strukturelle Herausforderungen der beruflichen Bildung in technologisch geprägten Transformationsfeldern.

Das Symposium ist entlang einer analytischen Logik strukturiert, die den Zu-sammenhang von (1) empirischer Rekonstruktion von Bedarfen, (2) strukturel-ler Bearbeitung im Bildungssystem und (3) didaktischer Gestaltung von Lern-prozessen systematisch aufeinander bezieht:

• Beitrag 1 zeigt auf Basis einer empirischen Erhebung des Qualifizie-rungsbedarfs in der ME/MST, dass Qualifizierungsbedarfe in der ME/MST gleichzeitig vielfältig, DQR-niveaustufenübergreifend und schwer syste-matisch zu fassen sind.

• Beitrag 2 adressiert diese Befunde auf der Ebene der Lehrkräftebildung und diskutiert, inwiefern bestehende Professionalisierungsstrukturen er-weitert werden müssen, um den identifizierten Anforderungen gerecht zu werden.

• Beitrag 3 greift die strukturellen Begrenzungen realer Lernorte auf und untersucht simulationsbasierte Lernumgebungen als didaktische Antwort auf eingeschränkte Zugänglichkeit komplexer Arbeitskontexte.

Der thematische Rahmen des Forums bildet das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) geförderte bundesweite Fachkräfteleitrojekt in der Mikroelektronik – skills4chips. Ziel des Projekts ist die Steigerung der Qualität und Quantität der Fachkräftebasis in der ME/MST. Hierzu wird die Microtec Academy als nationale Bildungsakademie und One-Stop-Plattform ausgebaut. Die im Symposium präsentierten Beiträge gehen jedoch über eine projektbezogene Darstellung hinaus und zielen auf eine übertragbare, berufsbildungswissenschaftliche Einordnung der Ergebnisse.

Chair: ……

Beitrag 1: Qualifizierungsbedarfe in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik: Empirische Befunde und die Herausforderungen der Systematisierung

Vortragende Person: ……

Der Beitrag präsentiert zentrale Ergebnisse einer bundesweiten Befragung zum Qualifizierungsbedarf in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik (ME/MST). Im Fokus steht dabei ein Technologiefeld, das sich nicht als klar ab-grenzbare Branche beschreiben lässt, sondern als technologiegetriebenes, branchenübergreifendes Querschnittsfeld mit heterogenen Organisationsstruk-turen und Tätigkeitsprofilen.

Die Ergebnisse zeigen, dass Qualifizierungsbedarfe in der ME/MST weder auf einzelne Kompetenzbereiche noch auf spezifische Qualifikationsniveaus be-grenzt sind. Vielmehr weisen die Befunde auf eine gleichzeitige Ausdifferenzie-rung entlang einer Vielzahl technologischer Kompetenzfelder hin, insbesondere in datenbezogenen, prozessnahen und qualitätssichernden Bereichen. Zugleich treten diese Bedarfe parallel auf unterschiedlichen Niveaustufen des Deutschen Qualifikationsrahmens (DQR) auf und betreffen dementsprechend sowohl be-ruflich qualifizierte Fachkräfte als auch akademisch ausgebildete Mitarbeitende. Hinzu kommen ausgeprägte Rekrutierungsschwierigkeiten über nahezu alle Qualifikationsniveaus hinweg bei gleichzeitig prognostiziert steigendem Fach-kräftebedarf. Gleichzeitig zeigen die Ergebnisse, dass betriebliche Qualifizie-rungsaktivitäten häufig wenig systematisch organisiert sind und insbesondere für beruflich qualifizierte Fachkräfte als nicht ausreichend eingeschätzt werden.

Zusammenfassend verweisen die Befunde auf ein strukturelles Spannungsfeld: Auf der einen Seite sind die Qualifizierungsbedarfe heterogen, dynamisch und organisationsspezifisch ausgeprägt, während bestehende Qualifizierungsstrukturen und -angebote diesen Anforderungen nur eingeschränkt gerecht werden. Zugleich wird deutlich, dass Qualifizierungsbedarfe in der ME/MST in einem schwer abgrenzbaren, technologiegetriebenen Querschnittsfeld entstehen und sich als vielfältig, niveaustufenübergreifend und nur begrenzt systematisch erfassbar darstellen. Damit stellt sich nicht nur die Frage nach der Sicherung von Fachkräften, sondern grundlegend danach, wie Qualifizierung in einem derart heterogenen und technologisch dynamischen Feld überhaupt gestaltet werden kann. Vor diesem Hintergrund wird im Symposium diskutiert, welche Konsequenzen sich daraus für die Lehrkräftebildung in gewerblich-technischen Fachrichtungen ergeben (Beitrag 2) und inwiefern digitale sowie simulationbasierte Lernumgebungen dazu beitragen können, komplexe Arbeitskontexte zugänglich zu machen und Qualifizierungsprozesse entlang der gesamten Bildungskette zu unterstützen (Beitrag 3).

Beitrag 2: Erschließung neuer Zielgruppen für die Lehramtsausbildung in den gewerblich-technischen Berufsfeldern

Vortragende Person: ……

Ausgehend von empirischen Befunden (Beitrag 1) rückt der Beitrag die Konsequenzen für die Lehrkräftebildung in gewerblich-technischen Fachrichtungen in den Fokus. Der steigende Bedarf an Lehrer*innen für die gewerblich-technischen Fachrichtungen an den berufsbildenden Schulen erfordert die noch stärkere Erschließung neuer Zielgruppen, um die Studierendenzahlen im Lehramt für die gewerblich-technischen Fachrichtungen zu steigern. Eine mögliche (neue) Zielgruppe bilden dabei die Schüler*innen der Fach- und Fachoberschulen. Kooperationen von Berufsbildenden Schulen, Hochschulen und Universitäten können systematisch erweiterte Zugangsmöglichkeiten in das Studium des Lehramts schaffen, z.B. für Interessierte ohne allgemeine Hochschulreife, die sonst keinen Zugang zu einer Universität hätten. Vor diesem Hintergrund wird analysiert, inwiefern neue Zielgruppen, wie etwa besonders beruflich Qualifizierte, Meister*innen/Techniker*innen, Absolvent*innen technischer Studiengänge oder Quereinsteiger*innen, für die Lehrkräftebildung erschlossen werden können und welche Herausforderungen z.B. für curriculare Konzepte daraus resultieren. Der Beitrag gibt einen vertieften Einblick in die Ansätze zur Erschließung (neuer) Zielgruppen für das Lehramtsstudium der gewerblich-technischen Fachrrichtugnen an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.

Beitrag 3: Simulationbasierte Lernumgebungen in der ME/MST: Das virtuelle Technologielabor als didaktischer Rahmen vom Konzeptverständnis zur Handlungskompetenz in komplexen Arbeitskontexten

Vortragende Person: ……

Der Beitrag geht von der Beobachtung aus, dass zentrale Arbeitsprozesse in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik für Lernende oft nur einge-schränkt zugänglich sind. Insbesondere Reinräume als hochspezialisierte Ar-beitsumgebungen erfordern erhebliche infrastrukturelle, organisatorische und sicherheitstechnische Voraussetzungen. Dadurch sind direkte Einblicke und praktische Erfahrungen entlang der gesamten Bildungskette, von Berufsorien-tierung bis zur beruflichen Weiterbildung, nur begrenzt realisierbar.

Vor diesem Hintergrund wird das virtuelle Technologielabor (VTL) als simulati-onsbasierte Lernumgebung vorgestellt. Im Zentrum steht ein didaktisch struk-turierter Lernpfad, der unterschiedliche Repräsentationsebenen systematisch verbindet, komplexe Arbeitskontexte digital erfahrbar macht und dabei unter-schiedliche Zielsetzungen entlang der gesamten Bildungskette unterstützt. Der Ansatz folgt einer mehrstufigen Lernstruktur: Ausgehend von theoretischen Grundlagen werden in abstrakten Simulationen zentrale Wirkmechanismen re-duziert dargestellt, um mentale Modelle aufzubauen. Daran anschließend er-möglichen realistische High-Fidelity-Simulationen die Entwicklung von Bedien- und Diagnosekompetenzen. Die Durchführung virtueller Prozessketten in Virtu-al Reality (VR) bettet diese Kompetenzen schließlich in einen systemischen Produktionskontext ein und bereitet gezielt auf reale Reinraumbedingungen vor.

Der Beitrag argumentiert, dass insbesondere die Sequenzierung dieser Simula-tionsformen entscheidend ist: Abstrakte Simulationen fördern das Verständnis kausaler Zusammenhänge, während realistische Simulationen die Anwendung prozeduraler Handlungskompetenz unter komplexen Bedingungen ermögli-chen. Die Einbettung in virtuelle Prozessketten erweitert um systemische Zu-sammenhänge. Aufbauend auf den empirischen Befunden aus Beitrag 1 wird diskutiert, wie dieser Ansatz differenzierte Lernprozesse entlang der Bildungs-kette unterstützt, indem er komplexe Lernorte zugänglich und gezielt an unter-schiedliche Zielgruppen anpassbar macht.

Literatur

Europäische Kommission (2023): Digital sovereignty: European Chips Act enters into force today. URL: https://ec.europa.eu/commission/presscorner/api/files/document/print/en/ip_23_4518/IP_23_4518_EN.pdf (30.01.2025).

Köhne-Finster, Sabine (2023): Berufe in der Chipindustrie: Immer mehr Stellen können nicht besetzt werden. IW- Institut der deutschen Wirtschaft. URL: https://www.iwkoeln.de/fileadmin/user_upload/Studien/Kurzberichte/PDF/2023/IW-Kurzbericht_2023-Fachkr%C3%A4ftel%C3%BCcke-Halbleiterindustrie.pdf (25.11.2024).

Köhne-Finster, Sabine/Seyda, Susanne/Werner, Dirk (2023): Fachkräftemangel in Berufen der Halbleiterindustrie. Die aktuelle Fachkräftesituation und zukünftige Ersatzbedarfe in den wichtigsten Berufen der Chip-Produktion. IW- Institut der deutschen Wirtschaft. URL: https://www.iwkoeln.de/studien/sabine-koehne-finster-susanne-seyda-dirk-werner-fachkraeftemangel-in-berufen-der-halbleiterindustrie.html (25.11.2024).