Gymnasium der Stadt Kreuztal
Schwerpunktthema: Der 3D-Druck im Mathematikunterricht der Sekundarstufe II
Unterrichtsassistent:innen: Max Borberg, Rebecca Müller
Berichte der Unterrichtsassistent:innen
Bericht 2 – Zweites Quartal des zweiten Schulhalbjahres 2022/23
Bevor es am städtisches Gymnasium Kreuztal nach den Osterferien in die letzte Hälfte des zweiten Schulhalbjahres ging, planten wir zusammen mit einem Referendar eine Unterrichtsstunde zum Thema „Geraden im Raum und deren Lagebeziehung“, welche in einem Mathematik Leistungskurs der Q1 im Rahmen eines Unterrichtsbesuches durchgeführt werden sollte. Thema der Stunde war die Darstellung einer Geraden in Parameterform, die im Kontext der Flugbahn eines Heißluftballons erkundet werden sollte. Um das räumliche Vorstellungsvermögen der Schüler:innen zu fördern, bot sich die Arbeit mit den Virtual Reality (VR)-Brillen an, hier insbesondere die App EdVR, welche Einblicke in ein virtuelles dreidimensionales Koordinatensystem bietet.
Die Schüler:innen arbeiteten in Partnerarbeit, sodass die synchrone analoge und digitale Bearbeitung der Arbeitsaufträge viele Kommunikationsanlässe erforderte. Auch die mathematiksprachlichen Kenntnisse der Lernenden wurden angeregt.
Neben vielen Unterrichtsvorhaben, in denen wir die VR-Brillen einsetzten, unterstützten wir außerdem den Unterricht einer Lehrkraft der Unterstufe im Themenbereich „Einführung in die Geometrie – Volumina der Körper“. Die Schüler:innen erarbeiteten sich eigenständig Verfahren zur Berechnung des Volumens verschiedener Körper, indem sie selbst geometrische Körper mit Hilfe des CAD Programms Tinkercad entwarfen. Zur Veranschaulichung und Berechnung des Volumens von zusammengesetzten Körpern, entwarf die Lehrkraft mit unserer Hilfe verschiedene Hohl- und Voll-Körper, welche in Gruppenarbeitsphasen ihren Einsatz fanden.
Somit lernten nicht nur die Schüler:innen die CAD Software Tinkercad und die 3D-Druck-Technologie kennen, sondern auch die Lehrkraft, sodass sie diese in Zukunft gemeinsam mit ihren Lernenden im Mathematikunterricht nutzen kann.
Im Rahmen eines weiteren Unterrichtsvorhaben untersuchten Lernende eines Mathematik Grundkurses der Q1 ebenfalls mit den VR-Brillen und der App EdVR die verschiedenen Lagebeziehungen von Geraden. Die Schüler:innen erzeugten verschiedene vorgegebene Geradenpaare und ordneten die Lagebeziehung in zuvor durch die Lehrkraft eingeführte Kategorien ein. Dabei wurde über die Bedeutung der Orts- und Richtungsvektoren für die Lagebeziehungen diskutiert. In einer folgenden Stunde sollten die Schüler:innen rechnerisch die Lagebeziehungen verschiedener Geraden bestimmen und ihre Lösungen selbstständig mit Hilfe der VR-Brillen überprüfen.
Bericht 1 - Erstes Quartal des zweiten Schulhalbjahres 2022/23
Das Städtische Gymnasium Kreuztal nimmt im dritten Projektjahr von DigiMath4Edu teil. Seit dem 01.02.2023 unterstützen wir die Mathematiklehrer:innen der Schule bei der Umsetzung von digitalen Unterrichtsvorhaben. Dabei greifen wir auf die Medien unseres, wie folgt ausgestatteten Digitallabors zurück: drei 3D-Drucker von Prusa, acht VR-Brillen von Meta, vier Legoroboter inklusive der zugehörigen Expansion Sets und fünf Echo Dots (Sprachassistenzsystem).
Unser erster Einsatz fand parallel in zwei Mathematik-Leistungskursen der Q1 statt. Der hier angesetzte Einstieg in die analytische Geometrie wurde mithilfe der VR-Brillen realisiert.
Die Schüler:innen beschrieben mit diesen die Lage von Punkten im Raum und konstruierten einfache Körper anhand ihrer Koordinaten.
Da die Aufträge in Partnerarbeit erledigt wurden und nur eine Person zeitgleich die Brille trug, lernten die Schüler:innen schnell, ihre Beobachtungen in Worte zu fassen, um sie ihrem/ihrer Partner:in zu beschreiben. Die Übung fand in der nächsten Mathematikstunde auf dem Papier – in der zweidimensionalen Ebene – statt. Durch die Arbeit mit den VR-Brillen waren die Schüler:innen bereits mit Vektoren im Raum und deren Addition vertraut, wodurch ihnen der Übertrag auf das Zeichenblatt schnell gelang. Nach diesen Unterrichtsstunden sind sowohl die Schüler:innen als auch die Lehrer:innen kompetent im technischen Umgang mit den Brillen. Sie können ihre Arbeit mit der Brille streamen, sodass diejenigen, die gerade nicht die Brille tragen, über einen Bildschirm beobachten können, was die Person, die die Brille trägt, sieht und wie sie agiert.
Ein weiteres Unterrichtsvorhaben setzen wir aktuell mit einem Mathematik Grundkurs der EF um. Dabei entwerfen die Schüler:innen Glücksräder im CAD-Programm Tinkercad, welche im Anschluss mit unseren 3D-Druckern gedruckt werden. In den anknüpfenden Unterrichtsstunden können die Lernenden dann durch den Umgang mit ihren eigens gestalteten Zufallsgeräten und entsprechenden Zufallsexperimenten das schwache Gesetz der großen Zahlen nachentdecken. Für die kommenden Wochen sind kleine Workshops (GeoGebra) geplant, die wir jeweils für die Lehrkräfte der Ober- und Unterstufe getrennt aufbereitet haben. Außerdem stehen wir generell im Austausch mit den Lehrer:innen der Mathematikfachschaft, um mit ihnen weitere Unterrichtsvorhaben zu planen.