Leuchtende Zukunftswünsche - Ein Einstieg ins Lasercutten

Abstract

Mit dem fächerübergreifenden Unterrichtsvorhaben «Leuchtende Zukunftswünsche - Ein Einstieg ins Lasercutten» wird eine wichtige Brücke zwischen den Fächern Medien & Informatik und dem Technischen Gestalten geschlagen. Das Projekt wird im Technisches Gestalten umgesetzt, stellt jedoch durch verschiedene Aufgaben und Medien immer wieder den inhaltlichen und fachlichen Bezug zu Medien & Informatik her. Als Produkt stellen die Schülerinnen und Schüler eine LED Plexiglasleuchte her, welche sich die Eigenschaft von Acrylglas zunutze macht, das als Lichtleiter eingesetzt werden kann. Dieser Effekt basiert auf der Brechung von Licht beim Übergang in ein neues Medium, das bei flachem Winkel zu einer Totalreflexion im Innern eines Körpers führt. Wird demnach eine Acrylglasplatte über ihre Kante mit dem Licht von LEDs beleuchtet, werden nur ihre Ränder erhellt. Gravieren die Lernenden nun mit dem Lasercutter ein Bild oder eine Grafik in die Oberfläche des Glases, entstehen neue kleine Kanten, welche ebenfalls zu leuchten beginnen. Für das ganze Unterrichtsvorhaben steht den SuS eine Arbeitsumgebung auf LearningView zur Verfügung, in welcher sämtliche Schritte mit Bild-, Video- und Textmaterial erklärt werden. Der Anspruch an die LearningView-Umgebung besteht darin, Aufgabenstellungen und Hinweise mediengerecht aufzuarbeiten und Medienbrüche möglichst zu vermeiden. Dadurch wird sowohl von den Lernenden wie auch der Lehrperson der handlungsbezogene Umgang mit Medien und Informatik gefordert. 

Steckbrief

Link zur erstellen Webseite inklusive Passwort

LearningView Testuser-Account:

1. Gehe auf https://learningview.org/app/#!/

2. E-Mail: test.user271277@gmail.com

3. Passwort: Lasercutter123

Fokussierte SuS-Aktivität

Erstellen einer "Designleuchte"  (Lampe mit beleuchtetem Display aus Acrylglas)

Zielstufe / Zielgruppe

9. Klasse, Sek

Anzahl Lektionen

ca. 27 Lektionen

Unterrichtsformen

Projektarbeit in Form von selbständigen Arbeitsphasen. Die SuS arbeiten allein, zu zweit oder in Gruppen.

Anzahl benötigte Betreuer/Innen bzw. Lehrpersonen

Das Projekt ist als fächerübergreifendes Projekt angedacht. Im Idealfall arbeiten die TCG-Lehrperson und M&I-Lehrperson Hand in Hand zusammen. Bei Ressourcenknappheit kann das Projekt nötigenfalls von einer medienkompetenten TCG-Lehrperson alleine durchgeführt werden.

Benötigte Infrastruktur

• 1 Smartphone pro SuS

• 1 Laptop oder Computer pro SuS

• 1 Makeblock Laserbox Rotary o.ä. pro Klasse

• voll ausgestatteter Werkraum

Tags/Schlagwörter

#technischesgestalten, #medienunterricht, #informatikunterricht, #lasercutter, #designleuchte, #industrie4.0, #elektrizität, #LED, #zukunftswünsche

Medien-Informatik-Projektbeschrieb

Unterrichtsidee

Die Aufgabe der Schule ist es, die Schülerinnen und Schüler fit für ihre Zukunft zu machen. Sie werden teilweise in Jobs arbeiten, die es heute noch gar nicht gibt. Mit der laufenden Digitalisierung und Automatisierung unserer Gesellschaft werden Berufsbilder ersetzt, gleichzeitig entstehen aber auch neue Arbeitsplätze mit neuen Anforderungen. Im Bewusstsein dieses unvermeidbaren weiteren Wandels muss die Schule sich anpassen und Jugendliche so ausbilden, dass sie anpassungsfähig, vielseitig und beweglich sind (vgl. 21st Century Skills: kritisches Denken, Kollaboration, Problemlösen, Kreativität). Der Lehrplan 21 trägt auf verschiedenen Ebenen diesem Anspruch Rechnung, indem er unter anderem ganzheitliche Kompetenzen im MINT-Bereich fordert. Schüler*innen sollten so z.B. Informatik anschaulich und «begreifbar» erleben können und Informatikkonzepte sollten, wenn immer möglich, auch «spielerisch und handlungsbezogen» vermittelt werden (Lehrplan 21, 2016, S. 6). Vor diesem Hintergrund sehen wir im fächerübergreifenden Maker-Projekt «Leuchtende Zukunftswünsche - Ein Einstieg ins Lasercutten» eine konkrete handlungsbezogene Möglichkeit für den Unterricht, der Digitalisierung (Medien/Informatik) und Automatisierung (neue Technologien) im schulischen Umfeld spielerisch zu begegnen:

Medienwissen / Der Informatik-Aspekt:

• Was ist ein Lasercutter? 

• Welche Bestandteile hat er? 

• Wie funktioniert er? 

• Was ist die Informatik dahinter (z.B. x- und y-Achse)?

Medienreflexion:

• Bedeutung des Lasercutters in der Wirtschaft / Berufswelt / Gesellschaft. 

• Schule als Makerspace und zur Vorbereitung für die Berufswelt (Stichwort: Industrie 4.0).

Mediennutzung:

• Einführung zur Bedienung des Lasercutters (Einstellungen Lasercutter).

• Was braucht es bei der Nutzung? --> Wie funktionieren die Programme: Vektorisierungsprogramm von Skizzen (bspw. online-convert.com), Vektorgrafik-Bearbeitungsprogramm (bspw. Inkscape, Ilustrator), Software für die Bedienung des Lasercutters (bspw. Laserbox, Lightburn o.ä.)

Umsetzungphase:

• Herstellung einer Designleuchte mit dem Lasercutter (LED-Leuchten, USB-Anschluss)

• Einführung in die Aufgabenstellung (Holzbau, Elektronik)

Kompetenzen Lehrplan 21:

• können Dokumente so ablegen, dass auch andere sie wieder finden. (MI.2.1.h)

• 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). (MI.1.1.f)

• können allein und in Arbeitsteams mit medialen Möglichkeiten experimentieren und sich darüber austauschen. (MI.1.3.h)

• können Medien gezielt für kooperatives Lernen nutzen. (MI.1.4.d)

• können Funktionen und Wirkung von Objekten zielgerichtet untersuchen (Zusammenspiel von Funktion, Konstruktion, Gestaltungselementen). (TTG.1.A.1.c)

• können die Phasen des Designprozesses und die entwickelten Produkte nachvollziehbar dokumentieren und präsentieren (z.B. Portfolio, Lernjournal, Ausstellung). (TTG.1.B.2)

• können unter Berücksichtigung formaler, funktionaler und konstruktiver Bedingungen Produkte planen (z.B. Konstruktionsplan, mehrteilige Schnittmuster, Schaltschema). (TTG.2.A.e)

• können das geplante Produkt herstellen.

• können Formen und Motive entwerfen und auf der Fläche bewusst anordnen (z.B. Logo, Ornamentik). (TTG.2.C.1.2c)

• können Werkzeuge und Maschinen verantwortungsbewusst einsetzen und sachgerecht anwenden (z.B. Overlockmaschine, Stickcomputer, Tellerschleifmaschine, Stich- und Bandsäge, Lamellen-Dübelfräse). (TTG.2.E.1.2c)

Konzept

Lernziele und erhoffter pädagogischer Wert der eingesetzten Medien

Lernziele dieser Unterrichssequenz:

• Ich weiss was ein Lasercutter ist, welche Bestandteile er hat und welche Vor- und Nachteile dieser hat.

• Ich kenne die Geschichte der Industrie und die damit verbundenen Begriffe (z. B. Industrie 4.0).

• Ich kenne die technischen Zusammenhänge eines Lasercutters.

• Ich kann Skizzen im Programm Inkscape in eine Vektorgrafik umwandeln.

• Ich kann im Rahmen eines gestalterischen Experiments ein wirkungsvolles Sujet zum Thema "Zukunftswünsche" entwickeln und dieses bewusst auf dem Acrylglas anordnen.

• Ich kann ein zielgerichtetes Zusammenspiel von Funktion, Konstruktion und Gestaltungselementen erschaffen. 

• Ich kann mein Produkt (v. a. die Elektornik) nach Plan herstellen.

• Ich kann selbstständig schneiden, bohren, sägen und zusammenfügen.

• Ich kann selbstständig schleifen (Holz) und polieren (Plexiglas).

• Ich kann verantwortungsbewusst und sicherheitskonform mit Maschinen und Material umgehen.

• Ich kann meine Arbeitsschritte und die entwickelten Produkte nachvollziehbar in meinem Arbeitsjournal dokumentieren.

• Ich kann meinen Lernprozess und mein fertiges Produkt kritisch reflektieren.

• Ich kann LearningView,  Padlets und die TuD-App korrekt anwenden und weiss, wie diese Tools korrekt zu bedienen sind.

• Ich kann meinen Mitschüler*innen ein ehrliches und kriterienorientiertes Peerfeedback geben.

Die wichtigsten eingesetzte Medien in dieser Unterrichtssequenz und ihr pädagogischer Wert:

• LearningView:
  Die Lernenden lernen selbständig Aufgaben zu lesen und lösen. Dabei hilft die übersichtliche Struktur von LearningView bei der Orientierung. Auch lernen die Lernenden das Tool "LearningView" näher kennen und erweitern so ihre Fähigkeiten im Bereich Medien.

• Padlet:
  Mithilfe von verschiedenen Padlets teilen die Lernenden Zwischenergebnisse mit ihren Mitschüler*innen aus und geben einander gegenseitig ein Feedback. Die Padlets dienen dem übersichtlichen "Sharing" und zum konstruktive-kritischen Meinungsaustausch. Zudem wissen die Lernenden, wer wie weit ist und was gemacht wurde und können sich so auch an den Mitschüler*innen orientieren. Des Weiteren lernen die Schüler*innen das Tool "Padlet" näher kennen und erweitern so ihre Kompetenzen im Bereich Medien.

• TuD-App:
  Die TuD-App dient der einfachen Dokumentation. Die Lernenden müssen sich nicht um die Formatierung kümmern, da dies von der Applikation übernommen wird. Das Dokumentieren wird durch die TuD-App stark erleichtert und stellt somit eine niederschwellige Art des Dokumentierens dar. Hinzu kommt, dass die Lernenden eine neue Applikation kennenlernen, welche sie auch in Zukunft fürs Dokumentieren nutzen könnten.

• Tutorials und Slidecasts:
  Besonders anspruchsvolle Arbeitsschritte wurden in Form von Tutorials visualisiert. So können die Lernenden in ihrem Tempo an den einzelnen Bestandteilen der Designleuchte arbeiten. Die komplizierten Arbeitsschritte werden vorgezeigt und nicht nur beschrieben und können so von den Lernenden in Echtzeit "nachgemacht" werden.

Rahmenbedingungen des Unterrichtsprojektes

Das vorliegende Unterrichtsvorhaben wurde für eine Sekundarklasse im 9. Schuljahr konzipiert. Grundsätzlich spricht jedoch nichts dagegen, das Vorhaben auch mit einer Mischklasse oder reinen Realklasse durchzuführen, sofern die Lehrperson(en) über die Kapazitäten für die infolge des unterschiedlichen Lernstandes evtl. zusätzlich erforderliche individuelle Betreuung verfügt. Die Schüler*innen sollten in jedem Falle eine selbstständige Arbeitsweise mitbringen und über Grundkenntnisse in der Bedienung von Laptop und Smartphone (Geräte anschalten und ausschalten, Dokumente abspeichern, ...) verfügen.

Die Unterrichtssequenz dauert rund 27 Lektionen (detailliertere Angaben zur Lektionenaufteilung und Unterrichtsvorbereitung finden sich im nachfolgenden Kapitel  "Konkreter Ablauf des Medien- Informatik-Projektes" oder direkt in LearningView). Da es sich dabei um ein fächerübergreifendes Vorhaben handelt, arbeiten die TCG- und M&I-Lehrperson optimalerweise Hand in Hand zusammen, halten aber den Unterricht sinnvollerweise fachspezifisch ab (Lektionen 1-9: M&I; Lektionen 10-27: TCG). Bei Ressourcenknappheit kann das Projekt nötigenfalls auch von einer medienkompetenten TCG-Lehrperson alleine durchgeführt werden.. Jedoch gilt es dann zu bedenken, dass am Ende der Unterrichtssequenz jeweils eine separate summative Beurteilung im Fach TCG sowie in Medien und Informatik zu erfolgen hat. 

Hinsichtlich der Anforderungen an die schulische Infrastruktur und das Material sind folgende Punkte zu berücksichtigen:

• Ein Laptop / Computer sowie ein Smartphone pro Schüler*in benötigt. Idealerweise ist jede/r Schüler*in zusätzlich mit Kopfhörern ausgerüstet, sodass diese die multimedialen Inhalte auf LearningView nutzen können, ohne ihre Mitschüler*innen dabei zu stören.

• Die Lernenden müssen für diese Unterrichssequenz die kostenlose Software "Inkscape" auf ihren Laptop installieren können und/oder der/die ICT-Verantwortliche der Schule verteilt im voraus ein entsprechendes Software-Paket an die Lernenden.

• Es wir ein für den Bildungsbereich konzipierter Lasercutter, wie bspw. die Makeblock Laserbox Rotary benötigt. Selbstverständlich können auch Produkte anderer Hersteller verwendet werden. Dabei sind u.U. die gerätespezifischen Anleitungen in LearningView zu überarbeiten.

• Weiter bedarf es für die Umsetzung einen gut ausgestatteten Werkraum.

• Das benötigte Material für die Herstellung der Designlampe muss von der Lehrperson vor der Umsetzung der Unterrichtssequenz beschafft werden. Materialbeschaffung - auf Qualität setzten: Elektronische Standardbauteile sind heute gut und absolut preiswert verfügbar. Obwohl sich die verschiedenen Anbieter auf den grossen Online-Plattformen wie Amazon oder Alibaba mit immer billigeren Preisen um die Kundschaft buhlen, lohnt es sich bei diesem Projekt auf die Qualität anstatt die Menge zu achten. So ist bspw. LED nicht gleich LED. Während es eine Billigst-LED für Elektronikexperimente auf einem Breadboard längst tut, so ist deren Leuchtstärke und Abstrahlwinkel meist völlig ungeeignet für eine LED Plexiglaslampe. Ideal sind klare LEDs mit einem Abstrahlwinkel von 15° - 30° Grad und einer Lichtstärke ab 10‘000 mcd (Milli-Candela). Erhältlich sind diese bei den bekannten Anbieter von Elektronikbauteilen, wie Distrelec, Reichelt, etc.

• Genügend Material bereithalten: Einerseits sind die Schüler*innen nicht sonderlich geübt im Verlöten von Elektronikbauteilen und andererseits kommt es durchaus vor, dass die eine oder andere Komponente bereits defekt geliefert wurde. Es erspart Zeit und Ärger, wenn man als Lehrkraft den möglichen Ausschuss beim Einkauf bereits mitberücksichtigt. Folgende Bauteile sind für das Projekt empfohlen (Angaben für ein/e Schüler*in): 

  • 6 LEDs, ∅ 5.5 mm (je 2x rot, blau und grün)

  • 6 Durchsteck-Widerstände, 150 Ohm

  • 0.6 m Litzendraht rot (Anode)

  • 0.6 m Litzendraht schwarz (Kathode)

  • 0.3 m Schrumpfschlauch

  • 1x Kippschalter 1-polig

  • 1x Micro-USB Connector

  • 1x Kabel USB-C zu Micro-USB

  • Elektroniklot

  • Sperrholz, farbiges MDF

  • Acrylglas transparent

  • Kalkpapier

Da die Lernenden im Werkraum mit Maschinen und Werkzeugen arbeiten, ist es aus Sicherheitsgründen notwendig, dass die allgemeinen Sichereitsmassnahmen für den Werkraum Anwendung finden. Zur Orientierung dient hier der Leitfaden des bfu (https://www.bfu.ch/de/ratgeber/technisches-gestalten). Besonders wichtig ist, dass die Schüler*innen nur diejenigen Maschinen und Werkzeug benutzen, zu welchen sie auch eine Einführung erhielten. Nur so ist es den Schüler*innen auch möglich, die von einzelnen Maschinen oder Werzeugen ausgehenden Gefahrenquellen richtig einschätzen zu können. 

Zu den möglichen Stolpersteinen des Unterrichtsvorhabens: 

• Keine eigenen Ideen bei der Suche nach einem geeigneten Sujet: In solchen Fällen darf die Lehrperson nicht aufgeben und sie soll den Lernenden Mut zusprechen. Kreativität braucht Zeit und man sollte die SuS in diesem Prozessschritt nicht unter Druck setzen, welche sich eher kontraproduktiv auswirken würde.

• Die meisten Schüler*innen, welche das erste Mal mit LearningView arbeiten, vergessen oft Aufgaben als erledigt zu markieren. Am Ende der einzelnen Aufgaben steht jeweils der Hinweis, dass dies zu machen ist. Sollten es die Lernenden trotzdem vergessen, so muss sie die Lehrperson so lange daran erinnern, bis es funktioniert.

Konkreter Ablauf des Medien- Informatik-Projektes

Vorbereitungsphase  - Erste Schritte mit LearningView

Auf LearningView gibt es eine Kurzanleitung für SuS und zwei Anleitungen für die Lehrperson. Die Anleitungen werden gelesen und die SuS haben die Möglichkeit Fragen zu stellen.

Phase 1 - Medienwissen / Der Informatik-Aspekt

Was ist ein Lasercutter? Welche Bestandteile hat er? Welche Gefahren und Risiken gibt es? Was sind die Vor- und Nachteile? Welche Materialien dürfen nicht gelasert werden? 

Lektionen 1 & 2 & 3: 

1. Text zum Thema "Was ist ein Lasercutter?" und "Der Lasercutter"
   Die SuS machen sich während dem Lesen der Texte Notizen. Ihre Erkenntnisse halten sie in einer Audio-Datei fest und geben diese auf LearningView ab. 

2. Vor- und Nachteile eines Lasercutters
   Die SuS lesen den Text zu den Vor- und Nachteilen eines Lasercutters/Laserschneiders. Sie wählen zwei Vor- und zwei Nachteile aus und stellen dazu eigene Recherchen an. Ihre Erkenntnisse halten sie als Text fest und laden diesen auf LearningView hoch. 

3. Plakat zu "Wie funktionier ein Laser?"
   Die SuS arbeiten in Dreier- oder Vierergruppen. Sie recherchieren eigenständig im Internet nach den Funktionen und den Bestandteilen eines Lasers. Dazu erstellen sie Skizzen. Der finale Entwurf wird dann auf ein Plakat übertragen und mit Text als Erklärung ergänzt. Im Anschluss folgt ein formatives Feedback durch Peer-Gruppen auf dem Padlet. 

4. Gefahren und Risiken eines Lasers
   Die SuS arbeiten zu zweit. Sie lesen den Text zu Gefahren und Risiken eines Lasers durch. Sie diskutieren zusammen und halten ihre Erkenntnisse auf LearningView fest.

Phase 2 - Medienreflexion

Bedeutung des Lasercutters in der Wirtschaft / Berufswelt / Gesellschaft. --> Schule als Makerspace und Vorbereitung für die Berufswelt (Stichwort: Industrie 4.0).

Lektionen 4 & 5 & 6: 

1. Text zum Thema "Maschinen" lesen in EA (Technik und Design. Grundlagen, S. 419 - 421)*.
   Die SuS erstellen dazu eine Placemat, indem sie die Vor- und Nachteile von Maschinen festhalten. Die Bilder der Placemats werden auf das Padlet hochgeladen. Anschliessend geben die verschiedenen Gruppen einander ein kriteriengeleitetes Feedback zu den erstellten Placemats.

2. Bild zu den vier industriellen Revolutionen zur Abfrage und Aktivierung des Vorwissen bei den SuS.
   (https://muenchen.digital/blog/explainit-industrie-4-0-erklaert/)

3. Video zu den vier industriellen Revolutionen: https://studyflix.de/geschichte/industrielle-revolution-3785
   Zum Video gibt es ein kleines formatives Quiz, in welchem die SuS Multiplechoice-Fragen zu den vier industriellen Revolutionen und ihren Merkmalen beantworten müssen.

4. Videos zur vierten industriellen Revolution und ihren Vorteilen: https://www.youtube.com/watch?v=KVG50YaZPyU und https://www.youtube.com/watch?v=kQLbVVPNTMQ&t=10s. Die SuS erstellen dazu ein Padlet, wo sie die Vorteile / das Potential der Industrie 4.0 festhalten.

5. Konkretes Beispiel zur Industrie 4.0: https://www.youtube.com/watch?v=MUGOpqEqvlg. Die SuS füllen eine Umfrage aus, in der sie beantworten, ob sie ein solches Auto kaufen würden. Später sammeln die SuS im Padlet Argumente für und gegen einen solchen Autokauf. 

Phase 3 - Mediennutzung

Lektionen 7 & 8 & 9:

Die Schüler*innen werden in den Lektionen 7, 8 und 9 in die Bedienung der notwendigen Programme, wie Inkscape, Laserbox, welche sie später zur Umsetzung ihres Projekts benötigen, eingeführt. In einfachen Beispielen und kurzen Übungen wenden sie die Programme selbstständig an und machen sich mit deren Benutzeroberfläche bekannt.

1.   Die Schüler*innen sehen sich ein Video zum Thema Vektorgrafiken in Inkscape an und erproben das Programm mit einer kleinen Übung. Sie lernen den Unterschied zwischen Pixel- und Vektorgrafiken kennen und wissen, welche Art von Datei sie für ihr Projekt benötigen. Anschliessend beantworten sie die Fragen im Selbsttest.

2. Die Schüler*innen lernen das Programm Inkscape kennen und können eine eigene Skizze in eine Vektorgrafik umwandeln. Sie laden zwei Bildschirmfotos ihrer Übungen auf LearningView hoch, um ihre Fortschritte zu dokumentieren.

3.  Die Schüler*innen schauen ein Video zur Makeblock Laserbox Rotary an und erhalten einen umfassenden Überblick darüber, was mit diesem Gerät alles möglich ist. Sie erfahren, welche Materialien bearbeitet werden können und worauf zu achten ist, um sicher und effektiv mit dem Laser zu arbeiten.

4.   Die Schüler*innen sehen sich ein Video zur Nutzung der Makeblock Laserbox Rotary an. Sie lernen, welche Materialien wie auf dem Gerät bearbeitet werden können und welche Punkte zu beachten sind, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Sie tragen zwei Beiträge zu Materialien und den erforderlichen Bearbeitungsschritten in die gemeinsame Sammlung auf LearninView ein, um ihr Wissen zu teilen und von anderen zu lernen.

Phase 4 - Umsetzungphase: Herstellung einer LED Plexiglasleuchte

Lektionen 10 - 27

Die Entwicklung, Planung und Herstellung einer persönlichen LED Plexiglasleuchte erfolgt im Rahmen einer Konstruktionsaufgabe. Diese bildet den Entstehungsprozess von technischen Produkten in vollem Umfang ab, da in deren Zentrum die Entwicklung und Herstellung von Objekten nach funktionalen, konstruktiven und formalen Kriterien stehen. «Das Sammeln, Ordnen, Entwickeln, Experimentieren, Planen, Herstellen und Optimieren entspricht dabei dem technischen Schaffen bzw. dem Designprozess.» (Stuber 2019, S. 61)**. Die Konstruktionsaufgabe selbst ist als Einzelarbeit konzipiert, in Auswertungs- und Optimierungsphasen werden Fragen und/oder Zwischenergebnisse kollaborativ diskutiert.

Vorgehen:

1. Einstieg gemäss Phase 1 - 3:
   Mit Erkundungen, Aufträgen und Fragestellungen wird das Interesse der Lerndenden geweckt und Zugänge eröffnet.

2. Aufgabenstellung (Lektion 10):
   Mit der Aufgabenstellung zur LED Plexiglasleuchte werden die funktionalen, konstruktiven, technologischen, formalen und thematischen Anforderungen geklärt, sowie die Learning Outcomes und Beurteilungskriterien festgelegt.

3. Sammeln und Ordnen (Lektion 10):

• die Schüler*innen nutzen verschiedene Inspirationsquellen (TuD App, Internet, TTG Lehrmittel) als Ideengeber und Motivation

• die Schüler*innen skizzieren verschiedene Ideen / Handlungsoptionen auf und halten sie im gemeinsamen Padlet fest. Jede/r Schüler*in gibt mindestens zwei Mitschüler*innen ein Feedback zu deren Ideensammlung.

4. Experimentieren und Entwickeln (Lektionen 11 - 14):

• mittels gestalterischer Experimente entwickeln die Lernenden ein eigenes Sujet zum vorgegebenen Thema, welches später mit dem Lasercutter auf Acrylglas graviert wird.

• die Schüler*innen stellen sich die verschiedenen Lösungsvarianten auf dem Padlet gegenseitig vor und kommentieren diese nach vorgegebenen Kriterien, mit dem Ziel ihre eigene Lösung anhand des Feedback optimieren zu können (design thinking)

5. Planen und Herstellen (Lektion 15 - 26):

• die Lernenden wählen ihre Werkstoffe aus der vorgegebenen Auswahl und planen die Arbeitsschritte zur Durchführung des Vorhabens

• Beleuchtung: Anhand von Videotutorials lernen die Schüler*innen die Herstellung eines einfaches LED-Streifens mit USB-Anschluss

• Unterbau: Informationen für die Lehrperson mit den wesentlichen Punkten (Verfahren, Modell, etc.), auf welche bei der Konstruktion des Unterbaus aus Holz zu achten ist.

• Display: Die Schlüsselstellen (Umwandlung Sujet in Vektorgrafik, Gravieren mit Lasercutter) zur Herstellung des Displays wird den Lernenden anhand von Leitprogrammen zugänglich gemacht.

6. Begutachten, Dokumentieren und Präsentieren: (Lektion 27)

• Die Lernenden dokumentieren ihren Arbeitsprozess laufend entlang des Designprozesses mithilfe der TuD App.

• Die Produkte und ihre funktionalen, konstruktiven und formalen Aspekte werden anhand der festgelegten Kriterien beurteilt.

• Nach der Abgabe der Designleuchten und deren summativen Beurteilung durch die Lehrperson anhand des Kriterienrasters, sollte der erfolgreiche Projektabschluss mit der Klasse auch gefeiert werden. Denkbar sind bspw. eine Ausstellung der Designleuchten im Schulhaus oder sogar eine kleine Vernissage, an welcher auch die Eltern und Geschwister der Schüler*innen teilhaben können.

*   Stuber, Thomas (2018): Technik und Design. Grundlagen: Technik und Design / Thomas Stuber u.a. 2. Auflage. Bern: hep.

** Stuber, Thomas (2019): Technik und Design. Handbuch für Lehrpersonen: Freizeit, Mode, Wohnen / Thomas Stuber u.a.
    1. Auflage. Bern: hep.

Evaluation der Arbeiten der Schülerinnen und Schüler im Rahmen des durchgeführten Projektes

In der Phase 1 (Medienwissen) gibt es einen kleinen formativen Test, damit die SuS ihr Wissen testen können. Auch in den Phasen 2 und 3 (Medienreflexion & Mediennutzung) gibt es kleine formative Tests. So können die SuS überprüfen, ob sie die Thematik richtig verstanden haben.

Die Kompetenzen, welches sich die SuS in den Phasen 3 (Mediennutzung) und 4 (Umsetzungsphase) aneignen, werden anhand des hergestellten Produkts beurteilt. Hierzu wird den SuS am Anfang der Umsetzungsphase das Beurteilungsraster ausgehändigt. Die Kriterien werden im Unterricht transparent besprochen, sodass alle SuS ganz genau wissen, was schlussendlich von der Lehrperson beurteilt wird. Mithilfe des Beurteilungsrasters werden das Produkt, der Lernprozess und die Dokumentation beurteilt. Das Beurteilungsraster selbst basiert auf den für das Unterrichtsvorhaben massgeblichen Kompetenzen aus den Fachlehrplänen M&I sowie TTG gemäss Lehrplan 21 resp. den daraus abgeleiteten Learning Outcomes.
Zur Lesart des Rasters: Es wird mit drei verschiedenen Farben gearbeitet. Die blau markierten Kriterien beziehen sich auf das Fach Medien und Informatik. Die grün markierten Kriterien beziehen sich auf das Fach Technisches Gestalten und die gelb markierten Kriterien beziehen sich auf Aspekte des Lernprozesses. Es gibt somit eine summative Beurteilung mit Note für das Fach Medien und Informatik, eine für das Fach TTG sowie eine summative Beurteilung mit Prädikat zum Lernprozess. Letztere wird in beiden Fächern gezählt.

Wichtig ist, dass das Beurteilungsraster nicht nur für die summative Beurteilung am Ende des Projektes eingesetzt wird, sondern auch für die formativen Zwischenbeurteilungen (Peer-Feedbacks). So haben die SuS die Möglichkeit ihre Produkte kriterionorientiert zu verbessern.

Bezug zum Modullehrplan Medien und Informatik

MEDIEN:

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). (MI.1.1.f)
     → können die grundsätzliche Technik des Lasercutters in Bezug auf Medienwissen und Medienreflexion erklären. 

   • können Funktion und Bedeutung der Medien für Kultur, Wirtschaft und Politik beschreiben und darlegen, wie gut einzelne Medien diese Funktion erfüllen (z.B. Manipulation, technische Abhängigkeit, Medien als vierte Gewalt). (MI.1.1.g)
     → wissen wie ein Lasercutter funktioniert und woraus er besteht. 

2. 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. (MI.1.3.f)
     → können mithilfe des Padlets Ideen veröffentlichen und ihre Gedanken, Erfahrungen und Meinungen dazu teilen. 

   • können allein und in Arbeitsteams mit medialen Möglichkeiten experimentieren und sich darüber austauschen. (MI.1.3.h)
     → können sowohl in Gruppen wie auch alleine arbeiten und sich dazu austauschen.  

3. Die Schülerinnen und Schüler können Medien interaktiv nutzen sowie mit anderen kommunizieren und kooperieren. 

   • können mittels Medien kommunizieren und dabei die Sicherheits- und Verhaltensregeln befolgen. (MI.1.4.c)
     → können über das Padlet miteinander kommunizieren und sich dabei an abgemachte Verhaltensregeln halten. 

   • können Medien zur Veröffentlichung eigener Ideen und Meinungen nutzen und das Zielpublikum zu Rückmeldungen motivieren. (MI.1.4.e)
     → können ihre Ideen über das Padlet mit anderen teilen und auf andere Beiträge Rückmeldungen und Kritik äussern,
         welche das Gegenüber motiviert. 

INFORMATIK:

1. Die Schülerinnen und Schüler können Daten aus ihrer Umwelt darstellen, strukturieren und auswerten. 

• erkennen und verwenden Baum- und Netzstrukturen (z.B. Ordnerstruktur auf dem Computer, Stammbaum, Mindmap, Website). (MI.2.1.f)
  → können LearningView, das Padlet und die TuD-App korrekt anwenden und wissen, wie diese Strukturen zu bedienen sind. 

• können Dokumente so ablegen, dass auch andere sie wieder finden. (MI.2.1.h)
  →  können ihre Beiträge im Padlet und der TuD-App so ablegen, dass sie selber und andere die Dokumente wiederfinden. 

2. Die Schülerinnen und Schüler können einfache Problemstellungen analysieren, mögliche Lösungsverfahren beschreiben und in Programmen umsetzen. 

• können selbstentdeckte Lösungswege für einfache Probleme in Form von lauffähigen und korrekten Computerprogrammen mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern formulieren. (MI.2.2.g)
  → können mit Inkscape ihre Ideen für die Gestaltung umsetzten und dabei bei Schwierigkeiten mithilfe der vorgegebenen Materialen einen Lösungsweg 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. MI.2.3.j)
  → können private Daten in der TuD-App und öffentliche Daten im Padlet abspeichern und wissen warum sie dies an dem entsprechenden Ort tun. 

Theoriebezug

SAMR-Modell

Das SAMR-Modell von Puentedura ist ein wertvolles Instrument, um den Mehrwert moderner Technologien im Unterricht zu verdeutlichen. Es besteht aus vier verschiedenen Ebenen:

1. Substitution: Die Technologie wird verwendet, um eine bestehende Tätigkeit ohne funktionalen Unterschied zu ersetzen. Zum Beispiel die Verwendung von E-Books anstelle von Papierbüchern.

2. Augmentation: Die Technologie wird verwendet, um eine bestehende Tätigkeit mit funktionalen Verbesserungen durchzuführen. Zum Beispiel die Verwendung von Kommentarfunktionen in einem Google Doc.

3. Modification: Die Technologie wird verwendet, um eine bestehende Tätigkeit neu zu gestalten oder umzustrukturieren. Zum Beispiel die Verwendung von Video- oder Audioaufnahmen zur Erstellung von Präsentationen.

4. Redefinition: Die Technologie wird verwendet, um eine völlig neue Tätigkeit zu schaffen, die ohne die Technologie nicht möglich wäre. Zum Beispiel die Verwendung von Augmented Reality-Apps zur Erkundung von historischen Orten.

Das SAMR Modell hilft uns unsere Medien zu begründen und den optimalen Lernweg zu gestalten:

• Der Lasercutter ist auf der Augmentationsstufe: er wird verwendet, um das Schneiden von Materialien zu verbessern, indem er präziser und schneller arbeitet als manuelle Werkzeuge. Zudem haben wir mit dem Lasercutter die Möglichkeit zu gravieren, was in diesem Projekt eine wichtige Rolle spielt. Die Verwendung von Designs und Vorlagen, die auf einem Computer erstellt werden, tragen dazu bei, den Workflow zu optimieren und die Qualität der Ergebnisse zu verbessern.

• LearningView verordnen wir auf der Substitutionsstufe: Mithilfe von LearningView können SuS Aufgaben auf unterschiedliche Weise und in individuellem Tempo bearbeitet. Den individuellen Stärken und Schwächen wird so besser Rechnung getragen.

Das SAMR-Modell soll Lehrpersonen helfen, die Verwendung von Technologie im Unterricht zu planen und zu reflektieren, indem es eine Möglichkeit bietet, die Verwendung von Technologie nach Komplexitätsgrad zu betrachten. So hilft das SAMR-Modell auch uns, das vorliegende Unterrichtsvorhaben nach Komplexitätsgrad einzustufen und so zu verstehen, wie wir die verschiedenen Technologien verwenden und sie den Schüler*innen zugänglich machen können. Im Vorhaben "Leuchtende Zukunftswünsche - Eine Einführung ins Lasercutten" können die Lernenden je nach Fähigkeiten und Interessen verschiedene Stufen gemäss SAMR-Modell erreichen:

• Für einfachere Aufgaben und Arbeiten können die Schüler*innen auf der ersten Stufe bleiben. Bei der Substitution. Dabei wird eine Handzeichnung mit dem Computer zu einer Vektorgrafik umgewandelt und in gleicher Grösse und ohne Veränderungen mit dem Lasercutter auf das Plexiglas übertragen.

• Wollen die Schüler*innen einen Schritt weiter gehen, können sie ihre Zeichnung auf dem Computer verändern. Somit befinden sie sich auf der 2. Stufe, der Augmentation.

• Auf der 3. Stufe können die Lernenden mit dem Computer Fotos oder komplexe Bilder in Vektorgrafiken umwandeln und so neue Gestaltungselemente in ihr Projekt hineinbringen. Zudem haben sie die Möglichkeit diese Bilder zu verändern oder zu erweitern.

• Für die 4. Stufe könnten die Schüler*innen eigenständig überlegen, bei welchen Tätigkeiten es Sinn machen könnte den Lasercutter einzusetzen, um auf neue Ideen zukommen. Wie und wozu kann ich den Lasercutter sonst noch einsetzen und mir etwas zu erschaffen, das vorher unmöglich war?

Quelle: http://homepages.uni-paderborn.de/wilke/blog/2016/01/06/SAMR-Puentedura-deutsch/ besucht am 15. März 2023

4 K (Kreativität, Kommunikation, Kollaboration, kritisches Denken)

Kreativität

Die Schüler*innen haben in diesem Unterrichtsvorhaben die Möglichkeit, ihre Kreativität auszuleben. Durch die Sujetentwicklung und die Auseinandersetzung mit der Bildsprache wird das kreative Arbeiten angeregt und die Schüler*innen lernen, aus dem Experimentieren ein konkretes Vorhaben herauszuziehen. 

Kommunikation

Die Kommunikation wir in diesem Projekt in unterschiedlichen Formen eine Rolle spielen. Die Schüler*innen lernen ihre Ideen in einem Padlet anhand von Bildern und Texten auszudrücken und müssen sich in den Unterrichtseinheiten mit ihren Mitschüler*innen austauschen. Zudem lernen sie gezielt konstruktiv-kritische Feedbacks zu geben. Am Ende des Projektes werden die Schüler*innen ihr Produkt zudem kurz vorstellen und üben sich in ihrer Auftrittskompetenz.

Kollaboration

Im vorliegenden Unterrichtsvorhaben wurde für gewisse Teilschritte bewusst auf die Sozialform der Gruppenarbeit zurückgegriffen. So profitieren bspw. beim Sammeln und Bewerten von Ideen alle voneinander und erhalten dadurch neue Impulse für das eigene Denken sowie Gestalten und können diese konstruktiv nutzen. Das Zusammentragen und Bewerten der Ideen geschieht mithilfe eines Padlets, wobei alle SuS jederzeit darauf zugreifen können. 

Kritisches Denken

Selbst denken, selbst handeln und selbst lernen. Gerade bei diesem Projekt kann das kritische Denken angeregt werden. Die Schüler*innen übernehmen selbst Verantwortung für ihr Produkt, erarbeiten sich die einzelnen Schritte auf LearningView eigenständig und müssen sich dabei kritischen Fragen stellen: Was ist für das Projekt alles erforderlich und was brauche ich damit ich es durchführen kann? 

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/4K-Modell_des_Lernens besucht am 14. März 2023

Gütekriterien - Merkmale guten Unterrichts:

Im Rahmen unseres Projektes sind die folgende vier Gütekriterien (nach Hilbert Meyer) von besonderer Bedeutung:

Klare Strukturierung des Unterrichts: 

Aufgrund der selbstständigen Arbeitsweise der Schülerinnen und Schüler ist eine sinnvolle und präzise Strukturierung von großer Bedeutung. Dies erfolgt beispielsweise durch die klare Gliederung auf LearningView. Dabei ist darauf zu achten, dass die Lernenden zuerst das notwendige Wissen erwerben um dieses dann bei der Herstellung ihres Produktes anwenden zu können. 

Hoher Anteil an echter Lernzeit: 

Durch das eigenständige Erarbeiten der einzelnen Aufgaben auf LearningView können die Schüler*innen in ihrem eigenen Tempo durch die einzelnen Arbeitsschritte gehen. Dadurch haben sie Zeit sich in Bereiche zu vertiefen, wo sie noch wenig wissen oder schneller voranzugehen, wenn sie gewisse Techniken schon beherrschen. Zudem können sie durch die Tutorials schnell eigenständig den Lasercutter und ihn gleich selber bedienen und erfahren, was es heisst mit einer solchen Maschine zu arbeiten.

Inhaltliche Klarheit: 

Auch hier ist die Organisation der Lerneinheiten auf LearningView von grosser Bedeutung. Was erwartet wird und wie die Schülerinnen und Schüler vorzugehen haben, wird zu Beginn des Vorhabens klar erläutert. Zudem werden sowohl die Learning Outcomes bei jeder Aufgabe deklariert, als auch die Beurteilungskriterien offen und transparent kommuniziert, sodass es zu keinen Missverständissen bezüglich den Lernzielen und den zu erfüllenden Grundanforderungen kommen sollte.

Methodenvielfalt:

Das Projekt ist grösstenteils als Projektarbeit konzipiert, welche durch selbstorganisiertes Lernen, Einzel- oder Gruppenarbeiten sowie Feedbackschlaufen ergänzt wird. Die Schüler*innen werden mit unterschiedlichen Medien und Materialien arbeiten und sich auch mit Themen auseinandersetzen die fächerübergreifend behandelt werden. 

Quelle: https://www.uni-frankfurt.de/83960548/Meyer_10_Merkmale_guten_Unterrichts.pdf besucht am 15. März 2023

Ausblick

Die Unterrichtssequenz beinhaltet die Umsetzung einer LED Plexiglasleuchte, deren Sujet mit dem Lasercutter graviertoder wird. Die Anleitung zu deren Umsetzung wird mittels LearningView an die SuS herangetragen und in einzelnen Schritten erklärt. Eine Erweiterung/Vertiefung des Projekts könnte darin bestehen, dass sich die SuS vertieft mit dem Tool LearningView auseinandersetzten und lernen, selbst einen kleinen Kurs zu erstellen. 

Hinweis zu den benutzen Bildern auf LearningView

Alle benutzen Bilder auf LearningView stammen entweder von uns oder von der Website www.pixabay.com. Bilder, die von pixabay.com stammen, unterliegen alle der CC0-Lizenz. Dies sind im Folgenden:
https://pixabay.com/de/photos/industrie-industrie-4-0-2496198/
https://pixabay.com/de/photos/getriebe-zahnräder-maschine-1236578/

https://pixabay.com/de/photos/laser-laserlicht-forschung-labor-11646/

https://pixabay.com/de/photos/laser-schneiden-ausschneiden-2819138/

https://pixabay.com/de/photos/ballon-luftballon-party-karneval-2101359/

Zeitplan und Aufteilung der Arbeiten für das Medienprojekt

Die Zeitplanung und Aufteilung der Arbeiten aus dem Medienprojekt «Einführung ins Lasercutten» kann dem zugehörigen Projektplan unter nachstehendem Link entnommen werden. Im Projektverlauf vorgenommene Änderungen und Abweichungen werden in der Reflexion über dieses Projekt dokumentiert.

Kommentare

Feedback zum Konzept (21.04.2023) - Isabelle Jakob

Ihr habt ein sehr fundiertes und ausgearbeitetes Konzept geschrieben. Insbesondere die Theoriebezüge sind sehr passen und gut beschrieben. Was für mich etwas fehlt ist die Präsentation der Werke. Die SuS leisten viel Arbeit, diese sollte auch gebührend wertgeschätzt werden und sie sollen sie zeigen dürfen.

Gibt es eine Variation des Projektes, die ohne Lasercutter ausgeführt werden könnte? Ich stelle mir die Anschaffung eines Cutters für eine Schule als eher unwahrscheinlich vor. Gibt es Orte, wo man Cutter mieten könnte?

Für den Ausblick könntet ihr euch eventuell noch mehr überlegen -> z.b. eine Ausstellung?