Unterrichtsmaterial für 3D-Druck und 3D-Konstruktion in der Schule
Das neue Unterrichtsmaterial für den Digitalen Baukasten bietet Schüler:innen ab dem Grundschulalter eine unkomplizierte und kreative Möglichkeit, 3D-Konstruktion und 3D-Druck in der Schule zu erlernen. Durch den Einsatz der Konstruktionssoftware im Unterricht kann eine breite Palette an Lernzielen aus den Lehrplänen verschiedener Fächer abgedeckt werden. Aufbauend auf einer umfangreichen und intensiven Lehrpananalyse der verschiedenen Bundesländer, Klassenstufen und Fächer haben wir viele Schnittstellen mit den Lerninhalten der Bildungspläne und dem Digitalen Baukasten herausstellen können. Daraus ist ein umfangreicher Pool mit kostenfreiem Unterrichtsmaterial für viele (MINT-)Fächer entstanden.
Übersicht
Lernziele und Kompetenzen mit Bildungsplanbezug
Der Stellenwert von medialer Bildung und Medienkompetenz für den Lernprozess, die Urteils- sowie Persönlichkeitsbildung der Schüler:innen ist mittlerweile unumstritten. Durch die Nutzung des Computers als Werkzeug und dem damit verbundenen, gezielten Einsatz von digitalen Hilfsmitteln wie dem Digitalen Baukasten wird der kreative und eigenständige, fachspezifische wie fächerübergreifende Lernprozess gefördert. Anschaulich und ohne großen Zeitaufwand erlernen sie so u.a. den sinnvollen Medieneinsatz zur Darstellung von Lerninhalten. Die Unterrichtseinheiten verfolgen die Inhalte der 4K-Kompetenzen (Kollaboration, Kreativität, Kommunikation, kritisches Denken) und erhalten damit vielfältig didaktisch wie methodisches Potenzial.
- Die Schüler:innen entdecken dreidimensionale Körper.
- Sie verbessern ihr räumliches Vorstellungsvermögen und die Orientierung im Raum.
- Sie beschäftigen sich mit Spiegelungen und Symmetrien.
- Sie beschäftigen sich mit Größen und Messen.
- Sie vergleichen die Darstellung komplizierterer Körper in der Wirklichkeit und in der Abbildung.
- Sie bauen, konstruieren und fertigen technische, bewegliche und ästhetische Objekte.
- Sie gestalten fachspezifische Projekte, z.B. zuPlanetenmodellen, Bauwerken, Lochkameras oder Raummodellen.
Format des Unterrichtsmaterials für 3D-Konstruktion und 3D-Druck in der Schule
Unsere Lerneinheiten stehen in verschiedensten Formaten zur Verfügung: als PDF-Arbeitsblatt zum Download, als plattformunabhängiger Online-Kurs sowie auf den PLattformen Moodle, Edumaps, Learningview, LernSax, OPAL und Tutory.
Das Unterrichtsmaterial:
- … orientiert sich strikt an aktuellen Lehrplänen.
- … deckt mehrere Lernziele ab.
- … reich von zwei Unterrichtsstunden bis hin zu mehrtägigen Projekten.
- … bietet einen vielfältigen Medieneinsatz.
- … enthält jeweils mindestens eine Anwendung mit dem Digitalen Baukasten.
- … zielt auf die Strategie der Kultusministerkonferenz zur „Bildung in der digitalen Welt“ ab.
- … setzt auf die 4K-Kompetenzen (Kollaboration, Kommunikation, kritisches Denken, Kreativität).
- … fördert Kreativität und Eigenständigkeit.
- … berücksichtigt die Heterogenität der Lernenden.
- … bietet Genderneutralität.
Fachspezifische Lerneinheiten
Derzeit stehen 19 fachspezifische Lerneinheiten für 3D-Konstruktion und 3D-Druck in der Schule zur Verfügung. In diesem Blogbeitrag stellen wir je ein Beispiel für jede Schulform vor.
Für die Grundschule steht eine Lerneinheit zum Einstieg in die Welt der geometrischen Körper zur Verfügung: Mit Hilfe des Digitalen Baukastens lernen sie anschaulich die wichtigsten Körper mit ihren Eigenschaften kennen. Sie führen einführende Aufgaben zur Lagebeziehung durch und verändern Körper in ihrer Form und Größe. In der Moodle-Version steht ein interaktiver Lückentexte sowie ein Geometrie-Memory zur Verfügung.
In der Sekundarschule können die Schüler:innen mit der Lerneinheit „Unser Sonnensystem“ spannendes über die Planeten und ihre Eigenschaften erfahren und ihr Wissen auf einem Lernposter festhalten (interaktives Poster in Moodle verfügbar sowie analog zum Beschriften). Darauf aufbauend konstruieren sie ein eigenes Planetenmodell. Verschiedene Beispielkonstruktionen helfen dabei.
Für das Gymnasium (bzw. höhere Klassen der Sekundarschule) kann auf eine Lerneinheit zur Innovativen Produktentwicklung zurückgegriffen werden. Mithilfe verschiedener Methoden wie einem Interview und dem Storytelling entwickeln die Schüler*innen ein eigenes innovatives Produkt und konstruieren dieses mit dem Digitalen Baukasten in 3D.
Auswahl der fachspezifischen Lerneinheiten
Achsensymmetrie und Drehsinn
In dieser Lerneinheit bekommen die Schüler:innen einen Einstieg in die Achsensymmetrie und den Drehsinn von geometrischen Körpern. Mit Hilfe des Digitalen Baukastens führen sie anschaulich Aufgaben dazu durch und entwerfen am Ende eine eigene, achsensymmetrische Figur nach ihren Vorstellungen.
Baustile
Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit den stilistischen Merkmalen verschiedener Bauwerke der Epochen Klassizismus, Renaissance und Barock. Die Schüler:innen lernen die Eigenschaften zu erkennen und konstruieren nach ihnen ein eigenes Bauwerk mit dem Digitalen Baukasten.
Chloroplast
In dieser Lerneinheit festigen die Schüler:innen ihr Wissen zum Aufbau des Chloroplasts. Die Lerneinheit wird unterstützt durch zwei Bauanleitungen im Digitalen Baukasten, bei denen am Ende ein 3D-Modell steht, dass die SuS als Lernmodell nutzen können.
Fächerübergreifende Lerneinheiten
Für den Einstieg ins Konstruieren mit dem Digitalen Baukasten steht eine Lerneinheit zu den wichtigsten Funktionen bereit. Durch ein kurzes Erklärvideo bekommen die Schüler:innen einen anschaulichen Einstieg in die Software. Am Ende können sie das Erlernte durch eine eigene Konstruktion testen.
Passend zum Konstruieren in 3D sollen die Schüler:innen natürlich auch etwas rund um den 3D-Druck erfahren. In der Lerneinheit Wissen: 3D Druck steht ihnen ein (interaktives) Lernvideo zur Verfügung, Bilder und Infomaterial zum Filament (Material) sowie kleine Quizze, um ihr Wissen zu testen.
Auswahl der fächerübergreifenden Lerneinheiten
Der Stiftehalter
In dieser Lerneinheit konstruieren die Schülerinnen einen Stiftehalter. Sie entwickeln ein eigenes Design und konstruieren mit dem Digitalen Baukasten in 3D. Die Lerneinheit bietet auch Design-Vorlagen, an denen sich die Schülerinnen orientieren können. Die Aufgaben fördern die Kreativität, das kritische Denken und die lebendige Auseinandersetzung mit Geometrie.
Die Geometrie Schablone
In dieser Lerneinheit konstruieren die Schüler:innen Geometrie Schablonen im Digitalen Baukasten. Die Lerneinheit bietet auch Design-Vorlagen, an denen sich die Schüler*innen orientieren können. Die Aufgaben fördern die Kreativität, das kritische Denken und die lebendige Auseinandersetzung mit Geometrie.
Innovative Produktentwicklung
In dieser Lerneinheit entwickeln die Schüler:innen eine eigene Innovation – von der Frage was eigentlich eine Innovation ist, bis hin zum Prototypen. Sie lernen Kriterien einer guten Produktidee kennen und wenden ihr Wissen auf ein Objekt an. Mit Methoden wie dem User-Research und Storytelling gelangen sie so zu einer innovativen Idee. Am Ende konstruieren sie ihre Idee als 3D-Modell mit dem Digitalen Baukasten.
Geprüftes Unterrichtsmaterial für 3D-Konstruktion und 3D-Druck in der Schule
Um die Qualität unseres Unterrichtsmaterials stetig zu verbessern arbeiten wir derzeit mit 5 Pilotschulen in Sachsen-Anhalt zusammen, die unsere Lerneinheiten im praktischen Einsatz im Unterricht testen. Außerdem werden viele unserer Unterrichtsmaterialien durch das Landesmedienzentrum Baden-Württemberg getestet und teilweise auch durch das Zentrum für Schulqualität und Lehrerbildung (ZSL) Baden-Württemberg geprüft. Einzelne Lerneinheiten stehen auch als offizielle Unterrichtsmaterialien in den Moodle Plattformen des Landes Baden-Württemberg zur Verfügung. Außerdem arbeiten wir mit Bildungseinrichtungen in vielen weiteren Bundesländern zusammen. Durch diese Kooperationspartner ist es uns möglich, einen hohen Standard für den Unterrichtseinsatz zu gewährleisten.
Freie Unterrichtsmaterialien nach OER-Standard
Unser Unterrichtsmaterial ist nach Creative Commons Lizenz geschützt. Alle Lerneinheiten dürfen unter Angabe des Urhebers geteilt und sogar verändert werden (zu gleichen Lizenzbedingungen). Bei Bedarf können die Materialien also problemlos abgeändert werden, um den Inhalt an die eigene Unterrichtsgestaltung anzupassen. Weitere Informationen zur Lizenz gibt es direkt bei Creative Commons.
Bildrechte: Jonathasmello – Eigenes Werk – CC BY 3.0
Öffentliche Förderung
Die Entwicklung der Unterrichtsmaterialien für 3D-Konstruktion und 3D-Druck in der Schule wird im Rahmen des Vorhabens ‚Audiovisuelle Lernszenarien für interaktive 3D-App zur Anwendung an Schulen und Bildungseinrichtungen‚ aktuell aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.
Ideen für den Einsatz des Digitalen Baukastens im Unterricht
Verschiedene Anregungen, wie der Digitale Baukasten im Unterricht eingesetzt werden kann, bietet das eBook „3D Druck in der Schule mit TinkerSchool“. Es enthält 21 Ideen zum Einsatz von 3D Konstruktion und 3D Druck in verschiedenen Schulfächern.
