Lernboxen sinnvoll im Unterricht einsetzen

Vorwort: Analoge und digitale Lernwerkzeuge

Digitale wie analoge Medien werden im Unterrichtseinsatz als Lernwerkzeuge beschrieben. Obwohl erstere heutzutage einen sinnvollen und zukunftsweisenden Aufschwung erleben, haben das klassische Schulbuch sowie analoge Lernmodelle längst nicht an Wichtigkeit verloren, sie sind weiterhin notwendiger Bestandteil modernen Unterrichts. Die haptische Erlebbarkeit analoger Lernwerkzeuge ist wichtig für die Lernenden und bildet ein Kernelement für die Unterrichtsinhalte und Lernziele. Moderner Unterricht weiß um die Verknüpfung dieser beiden Elemente und wie sie optimal ergänzt werden. So können die Kompetenzen der Schülerinnen und Schülern ganzheitlich gefördert können. Damit auch der Digitale Baukasten ganzheitlich begreifbar wird, haben wir unsere Lernboxen entwickelt.

Einsatz von Lernboxen: Mehrwert und Lernziele

Unsere Lernboxen bieten einen wahren Mehrwert für Schülerinnen und Schüler, die im Unterricht mit dem Digitalen Baukasten arbeiten. Die Verknüpfung des digitalen, dreidimensionalen Raumes mit den real erlebbaren Formen und Objekten hilft den Lernenden bei folgenden Lernzielen:

Die Objekte im Digitalen Baukasten können in der Wirklichkeit und in der Abbildung dargestellt und modelliert/verändert und bewegt werden.
Digitale Formen werden haptisch erlebbar (ohne, dass jedes konstruierte Objekt eigenständig ausgedruckt werden muss).
Die Funktionsweisen des 3D-Drucks werden durch die analogen Elemente begreifbar (Oberflächenstrukturen, Gewicht, Aufbau).
Lernende werden motiviert eigene, real erlebbare Objekte herzustellen.

Einsatzszenarien für die Lernbox "Konstruieren lernen"

Unsere Lernbox „Konstruieren lernen“ beinhaltet 35 Objekte, hergestellt aus Biokunststoff (PLA) mit dem 3D-Drucker. Diese Objekte sind alle im Grundformenmenü des Digitalen Baukastens enthalten und bieten daher die optimale Ergänzung zur Software. Außerdem finden Schülerinnen und Schüler in der Box die Arbeitsfläche, Verbinder und Vorlagen aus dem Digitalen Baukasten in ausgedruckter Form vor. Hier findest du Inspiration für den Einsatz mit der Lernbox:

Lagebeziehung von Objekten im dreidimensionalen Raum üben

Vorbereitung: Lasse die Schüler:innen die Arbeitsebene und einige der Grundkörper auf einen Tisch legen.

Mögliche Aufgabe:

Legt einen Würfel und einen Zylinder auf die Arbeitsebene. Verändert die Position so, dass der Zylinder je einmal linksseitig, rechtsseitig, über und unter dem Würfel sitzt.
Holt euch eine dritte Form dazu. Platziert diese zwischen den anderen Formen.
Welche Formen lassen sich gut stapeln, welche nicht und wieso? Wie viele Formen könnt ihr stapeln?
Setzt alles auch im Digitalen Baukasten um!

Objekte nach Eigenschaften ordnen

Vorbereitung: Die Schüler:innen legen alle Grundkörper aus der Lernbox auf den Tisch.

Mögliche Aufgaben:

Ertastet die Objekte und stellt Unterschiede fest. Worin unterscheidet sich zum Beispiel ein Würfel von einem Zylinder? Oder eine Kapsel von einem sechsseitigen Prisma?
Ordnet die Objekte nach verschiedenen Kategorien:
- - Kann man rollen/ kann man kippen
  - Hat zwei gleiche Grundflächen/ hat unterschiedliche Grundformen
  - Ist achsensymmetrisch/ ist nicht achsensymmetrisch
Wieso lassen sich einige Formen kippen, andere nicht?
Setzt alles auch im Digitalen Baukasten um!

Verbinder verstehen und unterscheiden

Mögliche Aufgaben:

Nehmt euch die Verbinder aus der Lernbox. Beschreibt sie: Worin unterscheiden sie sich? Für welche Konstruktionen sind sie geeignet?
Überlegt euch passende Konstruktionen für jeden Verbinder und baut diese im Digitalen Baukasten nach.

Boolesche Operationen erkennen und konstruieren

Mögliche Aufgabe:

Erklärt den Begriff der Booleschen Operationen anhand geeigneter Formen aus der Lernbox und baut diese im Digitalen Baukasten nach.

Einsatzszenarien für die Lernbox "Geometrische Körper"

Unsere Lernbox „Geometrische Körper“ ist speziell für den Einsatz in der Grundschule geeignet. Darin enthalten sind zwei Schablonen, mit denen die Kinder die Grundflächen der dreidimensionalen Körper üben können. Weiterhin finden sie ein 3D-gedrucktes Memory zu den Eigenschaften der Körper. Zum Üben sind je zwei Ausführungen der Grundkörper Würfel, Quader, Zylinder, Kegel, Kugel und sechsseitiges Prisma enthalten. Lehrkräfte finden Aufgabenkarten für die Stationsarbeit. Hier seht ihr einen Ausschnitt möglicher Aufgaben: Nehmt euch die Geometrie-Schablone und die geometrischen Körper. Überlegt zunächst: 1. Welche Formen in der Schablone zeigen von welchem Körpern die Grundfläche? Setzt nun die Körper hinein. Passen in einige Formen mehrere Körper hinein? Bei welchen? 2. Nehmt euch die Schablone und zeichnet die Formen in euer Heft. Welche Formen seht ihr?

Einsatzszenarien für die Lernbox "Wissen: 3D-Druck"

Unsere Lernbox „Wissen: 3D-Druck“ bietet Schülerinnen und Schülern hilfreiche Anschauungsobjekte um den 3D-Druck besser verstehen zu können. Darin enthalten sind Objekte mit und ohne Stützmaterial, Kärtchen mit unterschiedlich stark eingesetztem Infill (in %) sowie verschiedener, gängiger Infill-Muster. Außerdem finden sich fünf verschiedene Materialproben als Block und als reines Filament zum selber drucken (ABS, PLA-Gemische und Flex). Mögliche Aufgaben zur Lernbox findet ihr untenstehend:

Übungen zum Infill (Muster) Beschreibt die verschiedenen Muster. Recherchiert im Internet zu den Muster-Typen Gyroid, Rectilinear und Triangular und ordnet sie den Kärtchen zu. Findet weiterhin heraus: Welche Vor- und Nachteile bieten die Muster? Welche weiteren Muster gibt es? Übungen zum Infill (Stärke in %) Überlegt, wie sich die Druckzeit verändert, je nach Stärke des Infills. Erstellt eigene Kärtchen mit sichtbarem Infill, indem ihr im Slicer die oberste Schicht eines Objekts abtragt. Dafür müsst ihr im Prusa Slicer unter „Druckeinstellungen“ die obere massive Schicht auf 0 setzen. Probierts doch mal aus!

Übungen zum Stützmaterial

Nehmt euch die Brücke und das Pferd aus der Lernbox.
Ertastet das Stützmaterial und überlegt: wofür es sinnvoll?
Recherchiert zum Thema „Bridging“ beim 3D-Druck. Schreibt in euren eigenen Worten auf, was der Begriff bedeutet.
Könnte „Bridging“ bei einem der beiden 3D-Objekte sinnvoll sein? Wenn ja, wo?
Schaut euch eure Konstruktionen aus dem Digitalen Baukasten an und überlegt, wo Stützmaterial notwendig ist.
Überlegt, mit welchen Hilfsmitteln ihr Stützmaterial entfernen könnt.

Einsatzszenarien für die Werkzeugbox

In unserer Werkzeugbox ist alles enthalten, was ihr zum Nachbearbeiten eurer 3D-Objekte braucht. Verschiedene Zangen helfen beim Entfernen von Stützmaterial, Feilen beim Finishen von unebenen Oberflächen. Lasst die Schüler:innen ihre 3D-Objekte eigenständig nachbearbeiten. So wird das Verständnis um die Funktionsweise des 3D-Druckes geschult und die Kinder und Jugendlichen werden auch beim Finalisieren ihrer Objekte aktiv mit einbezogen. Die Schüler:innen können dabei

Stützmaterial selbst entfernen
Oberflächen feilen und glätten
Ränder („Brim“ im Prusa Slicer) mit Bastelmessern schneiden und entfernen