Mit dem CAD-Programm «tinkercad» erhalten die SuS Zugang zu der Welt des dreidimensionalen Zeichnens. Dieses Tool eignet sich ideal, um an den fächerübergreifenden Kompetenzen des räumlichen Vorstellungsvermögens zu arbeiten. Mit aufeinander aufbauenden Posten werden die SuS schrittweise an das Programm und dessen Funktionen herangeführt. Zu Beginn wird ein Transfer zwischen Mathematikbuch und Programm hergestellt. Sobald die SuS das Abbauen von vorgegebenen Würfel Figuren beherrschen, geht es darum, dass die SuS ihre eigenen kreativen Ideen ausprobieren. Das Programm bietet diverse Funktionen, so dass man nicht nur verschiedene Figuren aufeinander bauen kann, sondern auch umgekehrt jeweils Figuren ausschneiden kann. Am Schluss der Lernsequenz ist das Ziel, eine Figur in «tinkercad» zu designen, die z.B. dem eigenen Traumhaus oder Traumauto oder einem Fantasiegegenstand entspricht. Der Kreativität sind also keine Grenzen gesetzt.
Die SuS arbeiten vorwiegend allein. Zur Differenzierung gibt es optionale Posten, die zur Unterstützung dienen sollen, jedoch nicht gelöst werden müssen, wenn die fragliche Kompetenz schon beherrscht wird. Gegen oben ergibt sich die Differenzierung insofern, dass SuS, die das Programm besser beherrschen, deutlich kompliziertere Formen erstellen können. «Tinkercad» bietet dazu auch Ideen, die von den SuS nachgebaut werden können.
Falls die nötigen Ressourcen im Schulbezirk vorhanden sind, oder man sich anderweitig Zugang zu einem 3D Drucker verschaffen kann, ist es sogar möglich, die Objekte von dem Programm aus auszudrucken. Dies könnte z.B. attraktiv als Abschlussarbeit sein.
Die Lernziele betreffen sowohl Mathematik als auch die Medienkompetenz. Zentral ist vor allem, dass die SuS den Umgang mit einer dynamischen Geometriesoftware lernen und sich Körper in verschiedenen Lagen vorstellen und verändern können (siehe dazu auch Bezug zum Modullehrplan Medien und Informatik).
MA.2.B.1.f Die SuS können dynamische Geometriesoftware zum Erforschen geometrischer Beziehungen verwenden.
MA.2.C.3 f und g Die SuS können sich Figuren und Körper in verschiedenen Lagen vorstellen, Veränderungen darstellen und beschreiben
Link zur erstellen Webseite inklusive Passwort
Website: Tinkercad für Lernende
Fokussierte SuS-Aktivität
Erstellen und drucken eines Gegenstandes in Tinkercad,
Zielstufe / Zielgruppe
9. Klasse, Sek
Anzahl Lektionen
6 Lektionen
Unterrichtsformen
Werkstatt, Making
Anzahl benötigte Betreuer/Innen bzw. Lehrpersonen
1 Lehrperson
Benötigte Infrastruktur
1 Laptop pro SuS, evtl. Zugang zu 3D Drucker
Tags/Schlagwörter
#tinkercad #cad #3D #3dprinter #projektunterricht #designen #mathematik #3dimensionalesdenken
Mit unserer Unterrichtsidee sollen die SuS lernen, mit dem Programm tinkercad dreidimensionale Formen zu erstellen. Dadurch werden sowohl ihre Kompetenzen im Bereich des CAD Zeichnens gefördert. Dieses Projekt findet fächerübergreifend mit dem Themenbereich Mathematik statt, bei dem Kompetenzen im Bereich des räumlichen Vorstellungsvermögens gefördert wird. I
Lernziele
Kompetenzen Medien und Informatik:
- MI.1.3.h Die SuS können allein und in Arbeitsteams mit medialen Möglichkeiten experimentieren und sich darüber austauschen.
- MI.1.4.d Die SuS können Medien gezielt für kooperatives Lernen nutzen.
Kompetenzen Mathematik:
- MA.2.B.1.f Die SuS können dynamische Geometriesoftware zum Erforschen geometrischer Beziehungen verwenden.
- MA.2.C.3 f und g Die SuS können sich Figuren und Körper in verschiedenen Lagen vorstellen, Veränderungen darstellen und beschreiben
Unser Projekt eignet sich hervorragend für eine 9. Klasse. Es kann dort als eine Art Abschlussprojekt eingesetzt werden, bei dem sich die SuS Gedanken über ihr künftiges Traumhaus oder etwas anderes machen. Die Unterrichtssequenz dauert ..... Lektionen. Da die SuS selbständig arbeiten, hat die Lehrperson nach einer Einführung in erster Linie Coachingfunktion. Für das Projekt braucht jede/r SuS Zugang zu einem Laptop oder PC. Optimal ist eine zum 3D Drucken vorhanden. Des weiteren ist für die Verwendung des Programms die Registrierung nötig. Falls die SuS dies nicht mit einer Schulmailadresse tun möchten, bietet sich die verwendung von Wegwerfmails an. (z.B. spoofmail).
Mögliche Stolpersteine: Verlorengehen von Daten/ Figuren --> Vorgängig sollte mit den SuS immer angeschaut werden, wie man die erstellten Daten speichert. Zudem müssen die SuS am Ende einer Lektion immer wieder zum Speichern aufgefordert werden. So kann diesem Missgeschick vorgegriffen werden.
Des weiteren ist es möglich, das viele SuS gleichzeitig verschiedne "Problemchen" haben, die sie am Weiterkommen ihres Projektes hindern. Zum einen versuchen wir, die Erklärungen in den Postenbeschreibungen natürlich schon so verständlich wie möglich zu machen, des weiteren kann man die SuS auf Peer-Hilfe aufmerksam machen. Daneben bietet es sich an, ein System für Fragen zu etablieren, z.B. Namenskarten aufhängen, damit die Reihenfolge geregelt ist.
Falls an der Schule kein 3D-Drucker vorhanden ist, bieten sich vielleicht möglichkeiten, die Figuren der SuS bei anderen Institutionen drucken lassen kann (z.B. bei einer technischen Fachhochschule).
Ziel dieses Projekts ist es, dass die Fächer Medien/Informatik und Mathematik ineinandergreifen. Auf Grund der Formen, mit denen die SuS im Programm TINKERCAD arbeiten, sollen sie Kenntnisse bzw. Vorstellungen erhalten, wie man diese dann später berechnen kann. Das heisst, wenn im Mathematik Lehrmittel von der Flächenberechnung gesprochen wird, haben sich die SuS bereits ein Vorwissen über die Formen erarbeitet und können sich dadurch besser vorstellen, wie die Flächen der einzelnen Formen zu berechnen sind.
Zum Ablauf:
Wir werden uns ca. 6 Lektionen mit diesem Projekt beschäftigen. Es besteht aus verschiedenen Posten (darunter obligatorische, plus solche für schnelle SuS), die absolviert werden. Zusätzlich zu den Posten, wird im Plenum das Einführungs-Tutorial, welches die SuS absolvieren, gemeinsam besprochen. So stellen wir sicher, dass alle SuS die Grundlagen beherrschen, um die ersten Schritte im Programm zu tätigen. Die Posten (1-6) sind der Reihe nach zu absolvieren, denn es werden nach und nach aufeinander aufbauende Fähigkeiten erarbeitet. Parallel dazu arbeiten die SuS mit einem Lerntagebuch.
1. und 2. Lektion
· Vorwissen zu Formen generell und Formen online erstellen (evtl. spielen einige Minecraft und haben dort schon selbst Formen selbst erstellt).
. CAD-Programme und deren Einsatz in der modernen Welt kurz ausführen und Lebensweltbezug herstellen.
· Einführung in die Postenarbeit. Die Posten kurz erklären und die Reihenfolge erläutern. Hervorheben, welche Posten obligatorisch und welche freiwillig sind. Dabei auch die summative/formative Beurteilung (evtl. ein Kahoot zu Formen/Mathematik, TINKERCAD) ansprechen und erklären.
· Gemeinsam das Login im TINKERCAD erstellen.
· Posten 1 machen lassen.
· Wer Posten 1 absolviert hat, kann mit dem Tutorial (Posten 2) beginnen.
· Notizen im Lernjournal
3. und 4. Lektion
· Sicherstellen, dass alle Posten 2 gemacht haben.
· Im Plenum: Grundfunktionen von den SuS erklären lassen, damit alle wissen, wie man die Formen platzieren und verschieben kann (z. B. X-Achse und Y-Achse).
· Weiterarbeit an den Posten - Entweder Unklarheiten nochmals im Tutorial repetieren oder an Posten 3 weiterarbeiten.
· Notizen im Lernjournal
5. und 6. Lektion
· Sicherstellen, dass alle die obligatorischen Posten (1-3) fertig haben.
· In Gruppen die Resultate einander präsentieren. Die schnellen SuS können ihre eigenen Figuren den anderen zeigen und erklären.
· Evaluation: Die SuS geben der LP den Link zu ihren Figuren oder Screenshots davon ab. Dazu wird das Lerntagebuch abgegeben und von der LP formativ bewertet.
Infos an LP:
· Beschaffung der Materialien (Laptops, Klötze etc.) falls nicht im Zimmer vorhanden.
· Sich mit TINKERCAD vertraut machen.
· Im Voraus eine Klasse erstellen im Programm.
· Die SuS sollen ihr Login irgendwo notieren (Arbeitsheft, Theorieheft…)
· Je nach Klasse die Settings anpassen. Posten in Partnerarbeit, Präsentation im Plenum oder Kleingruppen etc.
· Länge des Projekts an Klassenniveau anpassen.
· Projekt kann alternativ zur Mathematik auch ins BG eingebaut werden. Formen, Farben, Raumwirkung, Vordergrund/Hintergrund etc.
· Evtl. vor Posten 2 (Tutorial selbst erarbeiten) schon eine kurze Einführung im Plenum.
Code zu unserem Tinkercad Klassenkurs: WH6A-HPZQ-F8TJ.
Das Projekt wird formativ beurteilt. Für die formative Beurteilung wird zum einen ein Lernjournal bewertet, zum anderen geben die SuS ihre Figuren per Screenshot oder direkt auf Tinkercad der Lehrperson ab. Am Schluss werden die Figuren gesamthaft bewertet. Die Bewertung der Figuren bietet sich vor allem bei Posten 5 an, wo die SuS eine eigene Figur erstellen. Diese Figuren werden anhand einiger Kriterien beurteilt und die SuS erhalten eine Rückmeldung in Form eines Kommentars der LP.
MI.1.3.h Die SuS können allein und in Arbeitsteams mit medialen Möglichkeiten experimentieren und sich darüber austauschen.
MI.1.4.d Die SuS können Medien gezielt für kooperatives Lernen nutzen.
MI.2.3.j: Die SuS können lokale Geräte, lokales Netzwerk und das Internet als Speicherorte für private und öffentliche Daten unterscheiden.
MA.2.B.1.f Die SuS können dynamische Geometriesoftware zum Erforschen geometrischer Beziehungen verwenden.
MA.2.C.3 f und g Die SuS können sich Figuren und Körper in verschiedenen Lagen vorstellen, Veränderungen darstellen und beschreiben
SAMR-Modell (S.8 Lernmodul Projekte Medien&Informatik; ILIAS - Selbstlernkurs (phbern.ch) )
Bevor wir die Projektarbeit gestartet haben, haben wir uns zuallererst Gedanken über den Einsatz von Medien machen müssen und wie wir diesen mit unserem Projekt in Einklang bringen können. Gemäss dem SAMR-Modell (1) gibt es 2 Einflussbereiche: Verbesserung und Umgestaltung des Lernens. Für uns war schnell klar, dass wir mit unserem tinkercad-Programm nicht eine Art verbessertes Lernen, sondern eine andere Art des Lernens ermöglichen möchten. Das Programm erlaubt es uns, eine völlig neue Art der Vernetzung des Einsatzes eines CAD-Programms im Unterricht mit überfachlichen Kompetenzen wie dem räumlichen Vorstellungsvermögen der SuS zu ermöglichen und so können auch bei Weiterverwendung des Projekts durch eine Lehrperson eine Vielzahl an Aufgaben herbeigezaubert werden, welche ohne das Programm nicht vorstellbar gewesen wären.
Dagstuhl-Dreieck (S.4 Lernmodul Projekte Medien&Informatik; ILIAS - Selbstlernkurs (phbern.ch) )
CAD-Programme werden heutzutage vielfältig in der Berufswelt eingesetzt und sind ein grosser Bestandteil informatischer, aber auch anderer Berufe. Dadurch gehören sie definitiv zu unserer digital vernetzten Welt, was uns zur Anwendung des Dagstuhl-Dreiecks (2) brachte: Die Anwendungskompetenzen eines CAD-Programms wie tinkercad werden von den SuS erarbeitet, zum Input der Lehrperson gehört die Information, wie CAD heutzutage eingesetzt wird und was damit erreicht werden kann, und durch den schrittweise erarbeiteten Fortschritt auf tinkercad verstehen die SuS auch Schritt für Schritt die Funktionsweise des Programms. So werden alle Seiten des Dagstuhl-Dreiecks in diesem Projekt berücksichtigt.
Maker Education (S.14 Lernmodul Projekte Medien&Informatik; ILIAS - Selbstlernkurs (phbern.ch) )
Eines der Ziele der SuS in unserem Projekt ist das Erstellen eigener Formen und Objekte, das Ausprobieren und Experimentieren mit dem tinkercad-Programm und somit das entdeckende Lernen. Man kann also durchaus vom Prinzip der "Maker Education" (3) sprechen, welches zur Anwendung gebracht wird. Natürlich setzt das Projekt nicht voraus, dass die anwendende Schule einen Makerspace nur für solche Projekte zur Verfügung hat, denn das "Making" ist hier bis auf die als Einstieg gedachte Arbeit mit den physischen Bauklötzen virtuell und setzt somit bloss einen Laptop oder Computer voraus. Im Projekt sollen alle Menschen und Ideen gewürdigt werden, interpersonales Lernen soll befürwortet werden, SuS sollen eine möglichst freie Wahl bei ihren Arbeiten haben, durch das eigene Tun lernen und besonders wichtig: Fehler sollen als Chance angesehen werden, nicht als Unfähigkeit (4). Die Lehrperson nimmt, sobald die Anwendung des Programms bei allen SuS einigermassen problemlos klappt, eher eine Coaching- als eine Input-Rolle ein, das heisst sie soll Sus dort unterstützen, wo diese es nötig haben und ihnen ansonsten möglichst freien Lauf in ihrem Prozess lassen.
Kreativitätstechniken (S.5 Lernmodul Projekte Medien&Informatik; ILIAS - Selbstlernkurs (phbern.ch) )
Bei unserem Projekt geht es zwar nicht in erster Linie darum, dass die Kreativität der SuS gefördert wird, doch ist im Zusammenhang mit dem räumlichen Vorstellungsvermögen, der tinkercad-Anwendung und insbesondere der freiwilligen Posten unseres Projekts ein wenig kreatives Denken gefragt. Im Lernmodul auf ILIAS spricht vor allem das Diagramm, welches zeigt, wo Ideen entstehen (5), auf unser Projekt an. Da den SuS bereits vorgängig die gesamte Postenarbeit inklusive freiwillige Posten aufgezeigt wird und diese somit bereits wissen, dass sie gegen Ende ein Auftrag erwarten wird, wo sie die freie Wahl über ein zu herstellendes Objekt haben, wird die Denkmaschine bereits gestartet. Die SuS werden sich bereits an dieser Stelle auch ausserhalb des Unterrichts Gedanken machen, welche Idee sie umsetzen möchten und müssen daher nicht unbedingt darauf warten, dass sie während dem Unterricht die Muse küsst. Je nach Idee der SuS für die eher offeneren, kreativeren Aufträge, können auch das Prinzip der Kreativen Umkehr und der Gold-Test in die Kreativitätsthematik (6) einfliessen, dies erfordert aber einen Input von der Lehrperson.
Gamification (S.15 Lernmodul Projekte Medien&Informatik; ILIAS - Selbstlernkurs (phbern.ch) )
Unser Projekt mit tinkercad lässt bereits auf den ersten Blick feststellen, dass es auch spielerische Komponenten enthält. Die SuS können sich nach Abschluss der obligatorischen Posten ziemlich eigenständig mit den diversen Tools der Seite vergnügen und so durch spielerische Kreativität die Anwendung des Programms erlernen und perfektionieren. Auch die Zusammenhänge mit der Mathematik, genauer gesagt der Geometrie, werden spielerisch hergestellt. Wir verfahren hingegen nicht, wie oft bei Gamification-Methoden, mit Belohnungs- oder Bestrafungssystemen, sondern belassen die Gamification-Komponente auf dem reinen Vergnügen, die CAD-Seite zur Umsetzung eigener Ideen zu nutzen. So entgehen wir unter anderem dem Vorurteil, dass wir SuS zu "Punkte-Zombies" (7) werden lassen.
Literaturverzeichnis:
(1) SAMR-Modell von Puentedura; http://homepages.uni-paderborn.de/wilke/blog/2016/01/06/SAMR-Puentedura-deutsch/
(2) Dagstuhl-Erklärung; https://gi.de/fileadmin/GI/Hauptseite/Themen/Dagstuhl-Erkla__rung_2016-03-23.pdf
(3) Quelle: https://youtu.be/xf72y69A-yc
(4) Quelle: https://3drucken.ch/maker-mindset/
(5) Fueglistaller, U., Müller, C. A., Volery, T. (2014): Entrepreneurship: Modelle – Umsetzung – Perspektiven Mit Fallbeispielen aus Deutschland, Österreich und der Schweiz
(6) Meyer, Jens-Uwe, und Henryk Mioskowski. Genial ist kein Zufall: die Toolbox der erfolgreichsten Ideenentwickler, 2016, S.10
(7) Kritik von Axel Krommer; https://axelkrommer.com/2018/08/30/kurz-notiert-warum-classcraft-eine-didaktische-bankrotterklaerung-ist
Um einen noch stärkeren Bezug zur Mathematik zu schaffen, können die erstellten Körper auch dazu dienen weitere Rechnungen zu erstellen. Mögliche Fragen wären z.B. Wie gross ist das Volumen einer Figur? Wie viel Material würde die Figur also für den 3D Druck benötigen? Wie viel würde dieses Material kosten? Wie könnte man die Figur weiterentwickeln, um Material einzusparen?
Da in Zukunft das 3D Drucken immer alltagstauglicher werden wird, ist es gut möglich, dass in einigen Jahren ein 3D Drucker zur Standardausrüstung einer Schule gehört. Dies würde den Zugang zum Projekt erleichtern, es könnte breiter eingesetzt werden.
testimonial
interaktives Poster
To Do LNW:
Theoriebezug Mias
Begründung MEdienwahl (Gruppe)
Informatikkonzepte (gruppe)
Reflexion (einzelperson)
Feedback zu anderm Projekt (einzeln)
Gute Idee. Gut mit Mathematik verbunden. Werden alle SuS ihr Traumhaus nach dem Auftrag drucken?
Ronja: Finde eure Idee super und sehr erfrischend, zudem sehen die SuS, das Informatik und Medien
Jonas Antener: Ich finde die Idee sehr interessant, denn die Arbeit mit CAD wird in vielen Berufen gefordert. Ich denke, dass die Schülerinnen und Schüler davon profitieren kö
Frederic Müller: Die Thematik mit der Mathematik zu verbinden ist eine sehr gute Idee. Das Vorstellungsvermögen wird durch diese Arbeit gut geschult, kann jedoch sicherlich auch sehr herausfordernd sein. Die Idee mit 9. Klasse sek ist dabei realitätsnah. Ein Projekt, bei dem die SuS dann auch etwas in den Händen halten können und interdisziplinär mehrere Kompetenzen verknüpft, inkl. des kreativen Endprodukt, ein gelungenes Projekt. Dabei wird das Fach MI gut auch aufgelockert.