SANDRA fährt bei jedem Wetter

Flachwasserfahrsimulator erfolgreich in die didaktische Jahresplanung für den Bildungsgang „Binnenschifferin/Binnenschiffer“ eingebunden

[siehe auch: Projekt Radar - Flachwasserfahrsimulator]

SANDRA (Simulator for Advanced Navigation Duisburg - Research and Application), der frisch eingeweihte Flachwasserfahrsimulator am Schiffer-Berufskolleg RHEIN, unterstützt die Schülerinnen und Schüler ab sofort bei der Anwendung, Vertiefung und Erweiterung im Unterricht behandelter Themen. In komplexen Lernsituationen trainieren die Auszubildenden einer Situation angemessene Entscheidungen zu treffen sowie das Ausführen konkreter Maßnahmen bei der „Bedienung“ eines Schiffes. Umfang und Schwierigkeitsgrad der zu lösenden Aufgaben können dabei dem Lernstand und der Leistungsfähigkeit der Auszubildenden individuell angepasst werden.

Konzept

Seit Beginn des Schuljahres 2008/2009 wird der Fahrsimulator für Flachwasser- und Radarfahrt „SANDRA“ am Schiffer-Berufskolleg RHEIN (SBKR) für den Fachunterricht im Bildungsgang Binnenschifferin/Binnenschiffer eingesetzt. Damit steht den Schülerinnen und Schülern des Berufskollegs ein in Europa einzigartiger Simulator zur Verfügung, der das Ergebnis einer partnerschaftlichen Zusammenarbeit zwischen dem Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (DST), dem Arbeitgeberverband der deutschen Binnenschifffahrt e.V. (AdB) und dem Schiffer-Berufskolleg RHEIN ist. Ab dem Besuch der Mittelstufe trainieren die Auszubildenden zunächst alle 14 Tage je eine Doppelstunde und in der Oberstufe wöchentlich eine Doppelstunde im Simulator.

Konzeptionell wird die Anlage im Berufsschulunterricht für

• die Überprüfung vorhandener Kenntnisse,
• der gleichzeitigen Vertiefung von Inhalten bereits unterrichteter Lernsituationen sowie
• dem Erarbeiten neuer Lerninhalte zur Erweiterung der beruflichen Kenntnisse eingesetzt.

Hervorzuheben ist hierbei insbesondere der Vorteil, den Schwierigkeitsgrad der Aufgaben von einfachen bis hin zu sehr komplexen Handlungssituationen schrittweise steigern zu können. Für die Schülerinnen und Schüler ist der praxisnahe Bezug zu imUnterricht gewonnenen Erkenntnissen sowie die Verknüpfung einzelner Lerninhalte aus verschiedenen Lernsituationen zu einer größeren Handlungseinheit von großer Bedeutung.

Die erste Stunde im Simulator wird von allen Schülerinnen und Schülern herbei gesehnt. Dabei gibt es durchaus Schüler, die zunächst noch von der falschen Annahme ausgehen, ein „überdimensionales Computerspiel spielen zu dürfen“. Diese grundsätzlich positive Einstellung wird seitens der Lehrer genutzt und sehr schnell zu einem hohen Schülerengagement gewandelt, verbunden mit dem Streben die gestellten Aufgaben zügig, erfolgreich und vor allem ohne eine Havarie zu meistern. Dabei setzen die Schüler ihr Wissen und ihre Erfahrungen mit großem Eifer ein, der wiederum zu einem überdurchschnittlichen Lernerfolg führt.

Im Folgenden sind beispielhaft Unterrichtsinhalte aus verschiedenen Lernfeldern genannt, die in komplexen Lernsituationen einzeln und/oder in weitgehend wahlfreier Verknüpfung bis hin zu äußerst komplexen Handlungssituationen geübt werden können:

• Funkverkehr an Bord:
  Nach Erwerb des Sprechfunkzeugnisses für den Binnenschifffahrtsfunk (UBI) in der Unterstufe ist der Sprechfunkverkehr situationsgerecht durchzuführen, beispielsweise
  
  
  • bei Kursabsprachen, beim Überholen und Begegnen oder dem Ein-/Ausfahren aus Häfen und Flussmündungen,
  • durch Kontaktaufnahme mit zuständigen Behörden beim Verlust eines Ankers oder bei der Meldung eines Gefahrguttransports sowie
  • zur Abwicklung von Not-, Dringlichkeits oder Sicherheitsgesprächen.

• Verkehrsrecht:
  Hier gilt es Inhalte und Vorschriften der Schifffahrts-Polizeiverordnungen zu beachten und praktisch anzuwenden. Dazu zählen beispielsweise
  
  
  • Schallsignale situationsgerecht und richtig geben,
  • Tag- und Nachtbezeichnungen auf dem eigenen Schiff richtig führen sowie auf anderen Schiffen erkennen und beachten,
  • Verkehrsregeln beim Überholen, Aufdrehen, Begegnen, … einhalten,
  • Schifffahrtszeichen erkennen und beachten (Wendeverbot, Liegestellen, …) sowie
  • besondere Regelungen bei Gefahrguttransport nach ADNR berücksichtigen.

• Wasserstraßenkunde:
  Beim Fahren eines Schiffes sind die Einflüsse des Gewässers zu erkennen und deren Auswirkungen auf das Fahr- oder Manövrierverhalten zu berücksichtigen, beispielsweise indem
  
  
  • Fahrwasser und Fahrrinne eingehalten,
  • die Wirkungen von Gründen, Untiefen, Buhnen und Kribben oder der Gezeiten in Seehäfen erfasst und ggf. korrigiert werden,
  • man sich ändernden Strömungsverhältnissen gerecht wird,
  • markante Streckenmerkmale erkannt und geografisch richtig eingeordnet werden (Streckenkunde durch optische 3-D-Darstellung) und
  • die Fahrtdauer für Fahrtstrecken (einschließlich Liegezeiten, Lade-/Löschzeiten oder Schleusenzeiten,...) berechnet werden.

• Schiffsbetriebslehre:
  Insbesondere beim Fahren und Durchführen ausgewählter Manöver sollen beispielsweise
  
  
  • die Grundlagen der Schiffsphysik (Auftrieb, Gleichgewicht, Hydrodynamik, …),
  • die Auswirkungen des Beladungszustands und der Schwerpunktlage auf das Fahrverhalten oder
  • die Einflüsse einzelner Ausrüstungsgegenstände wie Ruder, Anker, Vortriebssystem, ... auf das Schiffsverhalten erkannt und berücksichtigt werden.

• Motorentechnik/Maschinentechnik:
  Die Schülerinnen und Schüler erhalten über Instrumente und/oder Monitor-Anzeigen alle relevanten Daten über die technischen Schiffsanlagen wie die Antriebsmaschine oder die Ruderanlage. Vom Steuerstand des Schiffes im Simulator haben sie alle technischen Einrichtungen des Schiffes einerseits im Normalbetrieb zu bedienen. Andererseits müssen sie insbesondere ihre Reaktion auf unvorhergesehene Ereignisse und entsprechendes, umsichtiges Verhalten beim unvorhergesehenen Ausfall technischer Systeme zeigen, beispielsweise beim
  
  
  • Ausfall der Ruder-Hydraulik,
  • Ausfall einzelner oder aller Antriebsmaschinen oder
  • Ausfall einzelner Instrumente wie des Radarbildschirms.

Kompetenzen nachhaltig entwickeln

Um ein Binnenschiff unter allen Verkehrsbedingungen sicher und zuverlässig bedienen und später als Schiffsführer auch eigenverantwortlich führen zu können, ist es unabdingbar hierzu erforderliche berufs- und lebenstypische Kompetenzen durch Training zu entwickeln und zu erwerben. Für die Fahrt des Schiffes relevante Situationen müssen frühzeitig erkannt und beurteilt werden. Entscheidungen sind unter Abwägung verschiedener Gesichtspunkte zu treffen sowie entschlossen und zielgerichtet umzusetzen. Darüber hinaus müssen bei Problemen eventuell Lösungsmöglichkeiten und Handlungsalternativen im Team erarbeitet oder weniger zielführende Aktionen erkannt und abgestellt werden - am besten durch gegenseitige Kontrolle und offene Diskussion unter den beteiligten Lernenden.

Gerade diese beispielhaft geschilderten Kompetenzen können intensiv durch den Unterricht im Fahrsimulator entwickelt und trainiert werden. Zumal die Anlage die Möglichkeit bietet, jede gefahrene (und aufgezeichnete) Situation als Ganzes oder in Teilen wiederholt abzuspielen (Replayfunktion), um Fehler zu erkennen, alternative Verhaltensweisen zu diskutieren und andere Lösungen abzuleiten. Somit trägt die Anlage im Rahmen der Teamarbeit wesentlich dazu bei, aus Fehlern zu lernen. Auch können Situationen, die einzelne Auszubildende in der Praxis schon erlebt haben, im simulierten Ablauf nachgebildet werden, um das eigene Verhalten zu prüfen oder eigenständig eine andere, situationsgerechte Verhaltensweise zu erarbeiten.

Aus Sicht der Partikuliere und Reedereien ist es wichtig, dass die Auszubildenden ein Gefühl für das Verhalten von (auch unterschiedlichen) Schiffen bekommen, da sie als Rudergänger schon während ihrer Ausbildung eingesetzt werden können. In diesem Fall sind sie nicht nur im Simulator, sondern auch an Bord ihrer Schiffe für Kurs und Geschwindigkeit des Schiffes selbst verantwortlich.

Von der Ausgangssituation zu eigenverantwortlichem Handeln

Die Beschreibung einer einfachen Lernsituation im Simulator verdeutlicht die zuvor genannten Aussagen anschaulich. Dabei wird zunächst „auf Sicht gefahren“, später dann auch nur mit Hilfe des Radars.

Nachdem zunächst der Fahrstand in Betrieb zu nehmen und dessen ordnungsgemäßer Zustand zu prüfen ist (Radarbild eingestellt und auf „Stand-By“, blauer Kegel gesetzt, ...), sollen die Schüler einige Minuten ohne Gegenverkehr und Überholer „auf Sicht“ fahren, um ein Gefühl für das Schiff und dessen Verhalten auf dem Strom zu entwickeln. Aufgrund der vom Instruktor vorgegebenen Ausgangspositionen der vier Schiffe werden diese nahezu zeitgleich den Bereich der Ruhr- und Hafenmündungen in Duisburg erreichen. Hier sind Kursabsprachen zwischen den Schiffen, Meldungen bei der Revierzentrale Duisburg sowie gegebenenfalls Meldungen bei der Hafenbehörde per Funk erforderlich. Zusätzlich wird der Einsatz von Schallsignalen geübt.

Die Schüler empfinden diese Situation nach eigenen Worten als völlig realistisch und üben oder vertiefen gleichzeitig bereits erworbene Funk- und Verkehrsrechts-Kenntnisse im Zusammenhang mit einer Verkehrssituation aus der Praxis.

Je nach den Leistungen der Schüler kann diese Standard-Lernsituation durch zusätzliche Einstellungen des Instruktors wie Windböen oder eine Wetteränderung individuell modifiziert werden. In weiteren Lernsituationen kann dann beispielsweise die Fahrt unter Einbeziehung von zusätzlichem Schiffsverkehr, der zu Tal oder zu Berg fährt, einschließlich der entsprechenden Vorfahrtsregelungen geübt werden, bevor dann das eigene Schiff bei unsichtigem Wetter in der Radarfahrt auf dem nun schon bekannten Streckenabschnitt bis zur Ruhrmündung gefahren werden muss. So lässt sich der Schwierigkeitsgrad der Übungen nahezu beliebig steigern, indem die oben aufgeführten Inhalte nach und nach in die Situation einfließen.

Ausstattungsmerkmale des Fahrsimulators

Bisher liegt der Schwerpunkt der Ausführungen auf dem Einsatz des Flachwasserfahrsimulators im handlungsorientierten Unterricht. Jenen, die mit der Binnenschifffahrt und dem Stand der Simulatortechnik weniger vertraut sind, soll aber auch vermittelt werden, welche aufwendige und komplexe Technik im Hintergrund erforderlich ist, um die geschilderten Lernsituationen überhaupt verwirklichen zu können. Hierzu einige technische Details in Stichworten:

• Eine vollausgerüstete Binnenschifffahrtsbrücke mit 210-Grad-Voraussicht durch sieben Projektoren und Rücksicht durch Bildschirme. Modulare Fahrkonsole sowohl für den Binnenschiffs- als auch für den Seeschiffsbetrieb (einschließlich zusätzlichem Steuerstand für die Küstennavigation) geeignet. Vier weitere Fahrstände mit Bildschirmen für die Vorausfahrt, die Maschinendaten, das Radarbild und die elektronische Flusskarte
• Zwei Instruktorenarbeitsplätze, zwei Räume zur Erläuterung und Nachbesprechung der Fahrsituationen einschließlich Präsentationstechnik für die Replayfunktion
• Maximal fünf von den Fahrständen aus zu steuernde Schiffe in einer Übung
• Bis zu 100 zusätzlich zu generierende Objekte wie andere Schiffe, Nebelbänke, lokale Regen-, Hagel- oder Schneegebiete pro Übung
• Zahlreiche elektronische Fluss- und Seekarten mit Darstellung des Radarbildes und des optischen Sichtsystems
• Speziell für die Binnenschifffahrt angepasste Software
• Rechnernetzwerk mit zahlreichen PCs üblicher Leistungsfähigkeit
• Kooperation mit außerschulischen Partnern als Schlüssel zum Simulator

Dass den Schülern des Schiffer-Berufskolleg RHEIN ein solch moderner Simulator zur Verfügung steht, ist das Ergebnis einer erfolgreichen Zusammenarbeit in einem gemeinsamen Projekt mit dem Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (DST) und dem Arbeitgeberverband der deutschen Binnenschifffahrt e.V. (AdB), von dem alle Beteiligten in einer zukunftsweisenden „Win-Win-Situation“ profitieren.

Während das Schiffer-Berufskolleg den Simulator für die berufsschulische Ausbildung nutzt, wird er außerhalb der Unterrichtszeiten unter Federführung des Arbeitgeberverbands für verschiedene Weiterbildungsangebote (beispielsweise zur Vorbereitung auf Patentprüfungen) eingesetzt. Der andere umfangreiche Einsatzbereich neben der Ausbildung ist die Forschung und Entwicklung. Hier liegt das Aufgabengebiet des DST, das mit Hilfe des Simulators (und einer zusätzlichen Entwicklungsstation in den Räumen des DST) Schiffe und Fahrtgebiete modellieren und testen kann oder Untersuchungen zur sicheren Beherrschbarkeit eines Schiffs oder zur Erfassung der Belastbarkeit und der Ermüdung von Schiffsführern oder Steuerleuten unter verschiedenen Verkehrs- oder Umweltsituationen durchführen kann.

Von den Ergebnissen dieser Forschungs- und Entwicklungsarbeiten profitieren wiederum alle Partner, da aufgrund gewonnener Erkenntnisse die Software der Fahrstände jeweils immer „Up-to-date“ gehalten wird. Andererseits werden Erfahrungen unter den Akteuren ausgetauscht, um weitere Anpassungen und Verbesserungen im Sinne einer immer weiter gehenden Annäherung von „realem“ und „virtuellem“ Verhalten eines Schiffes zu erreichen.

Die notwendigen Investitionen von rund zwei Millionen Euro konnten vor allem durch die Förderung des Ministeriums für Wirtschaft, Mittelstand und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen und die Kofinanzierung durch den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung der Europäischen Union aufgebracht werden.

Auch die Instruktoren sind gefordert

Nicht zuletzt die Kurzbeschreibung der technischen Ausstattung des Simulators macht deutlich, dass der Unterricht mit Hilfe dieser Technik und mit dem Ziel die umrissenen Lernsituationen professionell zu gestalten, auch eine hohe Kompetenz und vielseitiges Engagement sowie Zeit vom betreuenden Lehrer, dem Instruktor, erfordert.

Funkverkehr abgewickelt wird oder besondere Vorfälle, wie beispielsweise ein Maschinenausfall, eingespielt werden.

Da die Schülerinnen und Schüler in den Fahrkabinen sehr schnell das Fahren in der „virtuellen Welt“ als „reales“ Fahren verinnerlichen, erwarten Sie zu Recht, dass auch der Instruktor als Dialogpartner in ihrer Rolle als Schiffsführer oder Steuermann entsprechend agiert. Diese Vielseitigkeit ist auf der anderen Seite für die Instruktoren eine interessante und immer wieder spannende Herausforderung.

Um diesen Anforderungen gerade in der Anfangsphase des Simulatorbetriebs gerecht zu werden, hat sich eine ausgeprägte Teamarbeit nicht nur zwischen den Instruktoren, sondern auch in der Zusammenarbeit mit Kollegen, die in anderen, angrenzenden Lernfeldern unterrichten, oder mit Mitarbeitern aus der Branche, vor allem erfahrenen Schiffsführern, bewährt. Soweit es sich in Freistunden einrichten lässt, ist auch das „Teamteaching“ während des Simulatortrainings von großem Vorteil. Hierbei teilen sich zwei Instruktoren die geschilderten Aufgaben sinnvoll auf. Beispielsweise bedient ein Instruktor den Simulator und steuert die Fahrsituationen, während der Zweite das Verhalten der Schüler beobachtet und diese berät. Hierdurch kann individueller auf die Bediener und ihre jeweiligen Fähigkeiten und Kenntnisse eingegangen werden.

Fazit

Alles in Allem: Der Einsatz des Flachwasser- und Radarfahrsimulators bietet nach Ansicht der Binnenschifffahrtsbetriebe, der Schüler und der Lehrer des Schiffer-Berufskollegs RHEIN viele Vorteile für die erfolgreiche Vermittlung von Lerninhalten und bei der Vorbereitung von Schiffsjungen auf die anspruchsvollen und immer weiter wachsenden Herausforderungen der Binnenschifffahrts-Praxis. Insbesondere trägt das Training im Simulator dazu bei, dass der schon jetzt sicherste Verkehrsträger „Binnenschiff“ selbst bei stetig steigendem Verkehrsaufkommen auch in Zukunft auf bestens ausgebildete Fachkräfte zurückgreifen kann.

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Veröffentlichung in:
Der berufliche Bildungsweg - 10 - vlbs
Dipl.-Ing. Klaus Paulus, Dr.-Ing. Ralf Häring,
Lehrer und SANDRA-Instruktoren Schiffer-Berufskolleg RHEIN.