Ein 3D-Druck Projekt für den Zyklus 3
Das Projekt "Druck dir deinen Traum..." ermöglicht es Schülerinnen und Schüler sich den Umgang mit dem Programm TinkerCAD anzueignen, darin ihre eigenen Ideen umzusetzen und in 3D zu visualisieren. In einem weiteren Schritt werden die Projekte mit dem 3D Drucker Ultimaker ausgedruckt. Dieses Projekt fordert die Schülerinnen und Schüler nicht nur in ihrer Vorstellungskraft und ihrem räumlichen Denken, sondern auch in der gemeinsamen Entwicklung und Umsetzung einer Idee. Ganz im Sinne von "Making" fördert dieses Projekt die Fähig- und Fertigkeiten zur Kreativität, Kollaboration und zum Problemlösen, die unzählige Inhalte des Moduls "Medien und Informatik" vereinigt.
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Fokussierte SuS-Aktivität
Zeichnen (TinkerCAD) und Drucken (Ultimaker) eines 3D-Modells eines Traumferienaufenthaltsort
Zielstufe / Zielgruppe
7. -9. Klasse Real- und Sekundarstufe
Anzahl Lektionen
8- 10 Lektionen
Unterrichtsformen
Projektarbeit
Anzahl benötigte Betreuer/Innen bzw. Lehrpersonen
eine Lehrperson
Benötigte Infrastruktur
mindestens einen Laptop/Computer pro 2 Schülerinnen und Schüler, Ultimaker (ausleihbar an der PH-Bern)
Tags/Schlagwörter
#informatikunterricht, #3d-druck, #traumferien, #ultimaker, #tinkerCAD, #projektarbeit, #modelle
Die Schülerinnen und Schüler lernen in dieser Unterrichtssequenz mit dem Programm TinkerCAD räumliche Objekte in digitaler Form darzustellen, für den Druck zu exportieren und anschliessend mit dem 3D-Drucker zu drucken. Ziel der Unterrichtssequenz ist es, dass die Klasse ihr Traumurlaubsort bzw. -haus in einem Modell durch 3D-Druck darstellt. Die Erklärungen, wie man mit dem Programm umgeht und wie man den 3D-Drucker anwendet, werden den Schülerinnen und Schüler mittels Lern- bzw. Erklärvideo vermittelt, was der Lehrperson eine individuelle Beratung und Förderung während der Unterrichtssequenz ermöglicht. Auf theoretischer Ebene werden Chancen und Risiken des 3D-Drucks aber auch die Funktionsweise unterschiedlicher 3D-Drucktechniken thematisiert.
Mit dieser Unterrichtssequenz lernen die Schülerinnen und Schüler ihre Ideen bzw. Vorstellung im Programm TinkerCAD umzusetzen und zu visualisieren. Dabei greifen dei Schülerinnen und Schüler auf ihr räumliches Vorstellungsvermögen, sowie Vorstellungskraft zurück. Die Anleitung bzw. die Erklärungen zum Umgang mit dem Programm TinkerCAD in Form von einem Lernvideo erlaubt es den Schülerinnen und Schüler in ihrem eigenen Tempo entsprechend ihren Vorkenntnissen und Fähigkeiten die Inhalte zu erarbeiten. Das Lernvideo deckt die ganze Arbeitssequenz vom Einloggen bei TinkerCAD bis hin zum Exportieren der erarbeiteten 3D-Modellen ab. Diese Arbeitsweise hat den Vorteil, dass die Lehrperson individueller auf die Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler eingehen kann und so eine gezieltere Förderung vornehmen kann. Durch die theoretischen Inputs und Vertiefungen sollen die Schülerinnen und Schüler für den Umgang mit Medien sensibilisiert werden.
Grundsätzlich lässt sich diese Lernsequenz im gesamten Zyklus 3 durchführen, da die Arbeit mit TinkerCAD keine Vorkenntnisse spezifisch für das Programm voraussetzt. Die Schülerinnen und Schüler sollten sich allerdings mit den Grundfunktionen eines Computers auskennen und sich mit ihrem eigenen Google-Konto im Programm anmelden können. Die Dauer der Unterrichtssequenz beläuft sich auf 8-10 Lektionen, diese werden folgendermassen aufgeteilt: Eine Lektion Einleitung und Einführung ins Thema, eine Lektion für die Ideenfindung und Aufteilung der Arbeitsschritte, zwei Lektion Einführung TinkerCAD und Einsteigsaufgabe, zwei weitere Lektionen Arbeit an den Modellen in TinkerCAD, zwei Lektionen fürs Drucken und eine Lektion für den Abschluss der Unterrichtssequenz. Durch den Einsatz des Lernvideos ist die Unterrichtssequenz mit einer Lehrperson durchführbar.
Die Unterrichtssequenz nimmt ca. eine Zeitspanne von 8-10 Lektionen ein. Im Planungsdokument, finden sich auch Vorschläge für einen möglichen Einstieg in das Projekt inkl. Paddlet-QR-Code, Inputs zu Drucktechniken und Kreativitätstechniken sowie Chancen und Risiken. Im Dokument finden sich auch die angestrebten Sozialformen und notwendigen Materialien. Um diese Unterrichtssequenz durchführen zu können, bedarf es sicher einer frühzeitigen Planung um je nach Umständen das notwendige Material zu besorgen, die Rede ist in erster Linie vom 3D-Drucker.
Während der Arbeit am Projekt begleitet und berät die Lehrperson die Schülerinnen und Schüler und fördert sie mit Hilfe von formativem Feedback. Dies erfolgt mündlich, es wird der durchführenden Lehrperson überlassen ob sie zu einem Teilschritt oder zu Projekt-Halbzeit ein schriftliches formatives Feedback formuliert, dies ist stark von der Klasse und ihren Bedürfnissen abhängig.
Die Schülerinnen und Schüler reflektieren ihren Lernprozess, eine mögliche Struktur findet sich unten an dieser Webseite. Sie beziehen sich dabei auf die Lernziele und führen in einem nächsten Schritt eine Beurteilung der Lernziele vor, ein mögliches Beurteilungsraster findet sich ebenfalls unten. Auch die Lehrperson Beurteilt das Erreichen der Lernziele und setzt ein Prädikat. Die Lernziele und Reflexion wird mit den Schülerinnen und Schülern besprochen.
Diese Unterrichtssequenz zielt darauf ab, dass die Schülerinnen und Schüler Chancen bzw. Anwendungsbereiche des 3D-Druckens erkennen und als Klasse ein eigenes Projekt umzusetzen. Dabei lernen sie das Programm TinkerCAD kennen und damit umgehen. Die Arbeit mit TinkerCAD beansprucht das räumliche Vorstellungsvermögen der Schülerinnen und Schüler und fördert die Kommunikation in informatikspezifischer Sprache. Die Schülerinnen und Schüler üben sich ebenfalls in der Ideensammlung und Umsetzung eines Projekts.
Lernziele Gemäss Lehrplan 21- Modul Medien und Informatik
MI. 1
1 Die Schülerinnen und Schüler können sich in der physischen Umwelt sowie in medialen und virtuellen Lebensräumen orientieren und sich darin entsprechend den Gesetzen, Regeln und Wertesystemen verhalten.
können Chancen und Risiken der zunehmenden Durchdringung des Alltags durch Medien und Informatik beschreiben (z.B. Globalisierung, Automatisierung, veränderte Berufswelt, ungleiche Möglichkeiten zum Zugang zu Information und Technologie).
3 Die Schülerinnen und Schüler können Gedanken, Meinungen, Erfahrungen und Wissen in Medienbeiträge umsetzen und unter Einbezug der Gesetze, Regeln und Wertesysteme auch veröffentlichen.
können Medien nutzen, um ihre Gedanken und ihr Wissen vor Publikum zu präsentieren und/oder zu veröffentlichen.
können allein und in Arbeitsteams mit medialen Möglichkeiten experimentieren und sich darüber austauschen.
4 Die Schülerinnen und Schüler können Medien interaktiv nutzen sowie mit anderen kommunizieren und kooperieren.
können Medien gezielt für kooperatives Lernen nutzen.
MI. 2
1 Die Schülerinnen und Schüler können Daten aus ihrer Umwelt darstellen, strukturieren und auswerten.
können Dokumente so ablegen, dass auch andere sie wieder finden.
3 Die Schülerinnen und Schüler verstehen Aufbau und Funktionsweise von informationsverarbeitenden Systemen und können Konzepte der sicheren Datenverarbeitung anwenden.
können lokale Geräte, lokales Netzwerk und das Internet als Speicherorte für private und öffentliche Daten unterscheiden.
haben eine Vorstellung von den Leistungseinheiten informationsverarbeitender Systeme und können deren Relevanz für konkrete Anwendungen einschätzen (z.B. Speicherkapazität, Bildauflösung, Rechenkapazität, Datenübertragungsrate).
kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher).
10 Gütekriterien guten Unterricht nach Hilbert Meyer
Meyer formulierte in "Was ist guter Unterricht?" folgende Merkmale für guten Unterricht:
1. Klare Strukturierung des Unterrichts
Klare Strukturen im Unterricht zeichnet sich durch Prozess-, Ziel- und Inhaltsklarheit aus. Für diese Unterrichtssequenz bedeutet dies spezifisch, dass die Schülerinnen und Schüler klar über den Ablauf der gesamten Sequenz informiert werden, insbesondere über den Teil der Selbstarbeit, damit das dahinterstehende Konzept mit dem Lernvideo funktioniert. Es gilt auch das angestrebte Produkt im Detail vorzustellen, evtl. auch Vorschläge und Möglichkeiten der Ausgestaltung in die Planung einzubauen.
2. Hoher Anteil echter Lernzeit
Um einen hohen Anteil an echter Lernzeit zu erreichen bedarf es gutem Zeitmanagement, Pünktlichkeit und die Auslagerung von Organisatorische. Zudem wirkt eine Rhythmisierung des Tagesablaufs zeitsparend. Um dieses Kriterium in dieser Unterrichtssequenz realisieren zu können, brauche man als Lehrperson einen klaren Ablaufplan und einen Orientierungsrahmen was die Zeit angeht. Gerade bei der Realisierung von Projekten ist der zeitliche Aspekt sehr schwierig abzuschätzen, weshalb die Planungsvorlage eine kleine Reserve eingeplant ist.
3. Lernförderliches Klima
Eckpfeiler von lernförderlichem Kima bilden beispielsweise Respekt, verlässlich eingehaltene Regeln, Verantwortungsübernahme sowie Gerechtigkeit und Fürsorge. Ziel dieser Sequenz ist es, dass die Schülerinnen und Schüler interagieren und gemeinsam ein Projekt auf die Beine stehen. Um die Zusammenarbeit möglichst angenehm zu gestalten, soll das Klima möglichst lernförderlich sein. Die Ausgestaltung des Lernklimas hängt stark von der Klasse ab, ein mögliches Beispiel ist die Arbeit mit Kopfhörern, um den Lärmpegel zu senken.
4. Inhaltliche Klarheit
Inhaltliche Klarheit entsteht durch Verständlichkeit der Aufgabenstellung, Plausibilität des thematischen Gangs sowie durch Klarheit und Verbindlichkeit der Ergebnissicherung. Dies kann in Bezug auf dieses Projekt insbesondere durch Klarheit des Ablaufs und durch die Kommunikation der Kriterien erreicht werden.
5. Sinnstiftendes Kommunizieren
Sinnstiftende Kommunikation ist sehr vielseitig und individuell, Komponenten davon sind jedoch u.a. auch Planungsbeteiligung, Gesprächskultur, Sinnkonferenzen, Lerntagebücher und Schülerfeedback vorzufinden sind. Dieser Punkt ist für dieses Projekt sehr wichtig, da die Entwicklung eines Projekts sehr viel und vor allem sinnstiftende Kommunikation voraussetzt.
6. Methodenvielfalt
Eine Vielfalt an Methoden setz den Reichtum an Inszenierungstechniken, die Vielfalt der Handlungsmuster, die Variabilität der Verlaufsformen und Ausbalancierung der methodischen Grossformen. Dabei ist es zentral, dass die Methoden auf die Inhalte und nicht die Inhalte auf die Methoden abgestimmt werden. Die Methodenvielfalt wird in dieser Unterrichtssequenz durch den Einsatz von unterschiedlichsten Medien wie Lernvideos, Paddlet, TinkerCAD und die individuelle Beratung, Begleitung etc. erreicht.
7. Individuelles Fördern
Individuell gefördert werden können Schülerinnen und Schüler durch Freiräume, Geduld und Zeit, durch innere Differenzierung und Integration, durch individuelle Lernstandsanalysen und abgestimmte Förderpläne sowie besondere Förderung von Schülerinnen und Schülern aus Risikogruppen.
8. Intelligentes Üben
Wer intelligent übt, ist sich Lernstrategien bewusst, bearbeitet passgenaue Übungsaufträge, erhält gezielte Hilfestellungen und achtet auf überfreundliche Rahmenbedingungen. Das angestrebte Setting dieses Projekts lässt der Lehrperson bewusst den Freiraum, die Schülerinnen und Schüler individuell zu begleiten und zu fördern. Die Arbeit mit dem Lernvideo erlaubt es den Schülerinnen und Schüler ihren Lernprozess gemäss ihren Fähig- und Fertigkeiten selbst zu gestalten.
9. Transparente Leistungserwartung
Leistungserwartungen werden durch ein an den Richtlinien oder Bildungsstandards orientiertes, dem Leistungsvermögen der Schülerinnen und Schüler entsprechendes Lernangebot und zügige, förderorientierte Rückmeldungen zum Lernfortschritt transparent gemacht. Es gilt die Schülerinnen und Schüler genau über das angestrebte Produkt und die angewendeten Kriterien zu informieren.
10. Vorbereitete Umgebung
Eine vorbereitete Umgebung beinhaltet gute Ordnung, eine funktionale Einrichtung und brauchbares Lernwerkzeug. Dieses Gütekriterium hängt stark von der von der Schule zur Verfügung gestellten Infrastruktur ab, was insbesondere für den Informatikunterricht gilt. (vgl. Meyer, 2004, S. 17f.)
Kompetenzorientierter Unterricht
Kompetenzorientiert Unterricht kennt nach Feindt und Meyer sechs Merkmale:
-individuelle Lernbegleitung
-Metakognition,
-kognitive Aktivierung durch fordernde aber nicht überfordernde Aufgaben,
-Wissensvernetzung, also die Verknüpfung mit bereits vorhandenen Wissensstrukturen
-Übung/Überarbeitung,
-lebensweltliche Anwendung.
Durch das angestrebte Setting dieser Unterrichtssequenz ist es der Lehrperson möglich die Schülerinnen und Schüler individuel zu begleiten und zu beraten. Die Metakognition, als das Nachdenken übers Lernen, wird in der Reflexion aber auch im Gespräch zwischen SchülerIn und Lehrperson realisiert und geübt. Die Projektarbeit lässt eine Anpassung des Schwierigkeitsgrads der Aufgaben optimal zu, zu einem Ferienhaus kann zum Beispiel ein Tisch, aber auch eine Sonnenliege gehören. Die Arbeit am Projekt setzt viele schon zuvor erworbene Fähig-und Fertigkeiten seitens der Schülerinnen und Schüler voraus, sei es das Speichern von Dokumenten, die Suche im Internet oder der allgemeine Umgang mit dem Computer. Im Lernvideo wird eine Übungsaufgabe vorgeschlagen, bei der die Schülerinnen gemäss der V-Phase direkt anschliessend an die A-Phase das erworbene Wissen verinnerlichen können. Der lebensweltliche Bezug für das Modul Medien und Informatik scheint gerade in Zeiten wie wir es erleben immer wichtiger zu sein. Zum einen lässt sich das Instrument, der 3D-Druck, aber auch das darzustellende Objekt gut in den Alltag der Schülerinnen und Schüler einbauen und integrieren.
Projektunterricht
Gemäss Schubert und Schwill in "Didaktik der Informatik" ist Projektunterricht eine Mischung aus der Unterrichtsformen Unterricht im Klassenverband und Gruppenunterricht und den Aktionsformen gelenktes Entdecken und freies Forschen.
"Etwas sachlicher spricht man von einem Projekt bei einer längeren, fächerübergreifenden Unterrichtseinheit, die durch Selbstorganisation der Lerngruppe gekennzeichnet ist und bei der der Arbeits- und Lernprozess ebenso wichtig ist wie das Ergebnis oder Produkt, das am Ende des Projekts steht. " (Schubert, Schwill: 2011. S. 305)
Schubert und Schwill gehen dabei auf die von Gudjons (1986) formulierten charakteristischen Merkmale von Projektunterricht ein, diese lauten:
Situationsbezug und Lebensweltorientierung
Orientierung an Interessen der Beteiligten
Selbstorganisation und Selbstverantwortung
Gesellschaftliche Praxisrelevanz
Zielgerichtete Projektplanung
Produktorientierung
Einbeziehen vieler Sinne
Soziales Lernen
Interdisziplinarität.
Quellen:
Meyer, Hilbert (2004). Was ist guter Unterricht?. Berlin: Cornelsen Scriptor. S. 17 f.
Schubert, Sigrid; Schwill, Andreas (2011). Didaktik der Informatik. Siegen und Potsdam: Spektrum Akademischer Verlag. S. 303 ff.
Diese Projekt kann sehr einfach individuel an unterschiedlichste Situationen angepasst werden, indem man einfach das darzustellende Objekt bzw. die Objekte verändert. Diese können sich z.B. an einem Thema aus anderen Fächern RZG oder NT orientieren. Dabei können Schülerinnen und Schüler z.B. Modelle entwickeln und ausdrucken oder Situationen nachstellen, es lässt sich als gut eine fächerübergreifende Sequenz daraus ableiten. Das Projekt könnte weiter auch mit dem Mathematikunterricht verknüpft werden, indem man das Thema Massstab auf ein bestimmtes Produkt anwendet. Diese Komponente ist gezwungenermassen immer Teil der Projektarbeit und muss steht von der Lehrperson thematisiert werden, die Projektarbeit könnte aber auch als Vertiefung des Themas verwendet werden.
SW 2-5:
Theoretische Inhalte erarbeiten
SW 6:
Ideenfindung 31.03.2020 Abgabe
Projektarbeit
SW 7/8:
Konzept 15.04.2020 Abgabe
Projektarbeit
SW 9:
Peerfeedback
Projektarbeit
SW 10-12:
Projektarbeit Abgabe Zwischenstand 15.05.2020
SW 13-14:
Fertigstellung Projekt
Präsentation Projekt
Wir erarbeiten die meisten Inhalte des Projekts gemeinsam und sprechen uns fortlaufend über das weitere Vorgehen ab.
[Task / Datum / Verantwortlich / Status / Notizen]
[
Webseite erstellen /23.8.2018 / Mno / bin auf dem Weg / kann mir jemand noch helfen
Klasse für unser Projekt finden / 29.8. 2018 / Ralf / Habe schon eine Klasse gefunden
]
Feedback
Ich finde das Projekt sehr interessant und eine gute Idee. Ich denke einzig, dass der Zeitrahmen von 5 - 7 Lektionen ein wenig knapp ausfallen könnte.
Bitsch Jan
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Die Projektidee ist spannend und klar formuliert und kann sicher auch verknüpft mit anderen Fächern interessant sein (Geometrie zb.). Ich denke aber auch das der Umfang mit 5-7 sehr optimistisch gewählt ist. Tinker CAD ist ein ziemlich komplexes Programm und bräucht sicher selber einige Lektionen um das Handling zu festigen. Ausser natürlich ihr habt fixe Formen zur Auswahl, dann reduziert sich da natürlich die Arbeit.
Alena Nobs
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Sehr spannende Idee, die die SuS sicher begeistern wird, vielleicht auch darum, weil man zu Hause noch nicht unbedingt einen 3D-Drucker besitzt.
Mir sind beim Lesen ein paar Gedanken durch den Kopf:
Wie kommen die SuS zu ihrer Idee? Werden Skizzen gemacht, wird die Thematik Traumferiendomizil thematisiert?
Soweit ich gelesen habe, werden Vorschläge zur Verknüpfung mit anderen Fächern gemacht. Wie verhält es sich mit dem Traumferiendomizil? Evtl. BG?
Die Anwendungsbereiche des 3D-Druckers werden im Projektbeschrieb erwähnt, in der Planung fehlen sie. Evtl. wäre es sinnvoll, diese in die Planung zu integrieren.
Auch ich bin der Meinung, dass mehr als 5-7 Lektionen notwendig sind, um dieses Projekt durchzuführen.
Janine Greub
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