Die Herausforderung

Es ist eine Herausforderung, digitale Fertigung sinnvoll im Unterricht einzusetzen. Da digitale Fertigung nicht als Anforderungsbereich im Lehrplan vorgesehen ist, müssen interdisziplinäre Projekte entwickelt werden.

Die Lösung

Das Pflanzenlabyrinth bringt jungen Lernenden nicht nur die digitalen Technologien näher, sondern schafft auch eine Verknüpfung zum Biologieunterricht. So können die Grundlagen des technischen Zeichnens sowohl analog auf Papier als auch digital in der webbasierten Modellierungsplattform TinkerCAD erlernt werden. Dies und auch das Verstehen der Funktionsweise eines additiven Fertigungsverfahrens soll der Medienkompetenz zugutekommen. Außerdem planen die Lernenden einen kompletten Fertigungsprozess und führen diesen durch. Dies findet in Zweiergruppen statt, damit die Sozialkompetenz gefördert wird. Der abschließende Arbeitsschritt und die Beschäftigung mit dem Pflanzen von Bohnenkeimlingen schult das feinmotorische Geschick.

Die Umsetzung

Das Projekt wurde mit etwa 15 Lernenden der fünften Klasse eines Wahlpflichtkurses eines Gymnasiums durchgeführt. Von der organisatorischen Seite aus wurden acht Einheiten á 90 Minuten für die Veranstaltung eingeplant. Vorteilhaft war, dass mit der webbasierten Modellierungsplattform TinkerCAD gearbeitet werden konnte, sodass sowohl vom „FabLab IDEENREICH“ als auch von der Schule aus das Arbeiten möglich war. Des Weiteren wurden Wasser, Erde, Pappe und Bohnenkeimlinge benötigt. Von Seiten des Veranstalters wurden Computer und 3D-Drucker gestellt, sodass entworfene Labyrinthe aus PLA gedruckt werden konnten.

Das FabLab IDEENREICH konnte darauf zurückgreifen, dass die Lehrkraft des Wahlpflichtkurses bereits eine Einführung in das naturwissenschaftliche Thema des Pflanzenwachstumes gegeben hat. Dies wurde mehrperspektivisch betrachtet und die Lernenden setzten sich mit dem Aufbau von Pflanzen und dem Wachstum dieser auseinander. Außerdem war den Jugendlichen die grobe Modellierung von 3D-Objekten bekannt.

In den ersten drei Einheiten beschäftigten sich die Lernenden mit dem Thema des Pflanzenwachstums. Dabei bearbeiteten sie unterschiedliche Arbeitsbögen, die aufzeigten, wie Pflanzen aufgebaut sind und was diese zum Wachsen benötigen.

Danach wurde das Prinzip des Pflanzenlabyrinthes von der Projektleitung erläutert. Die nachfolgende Aufgabenstellung beinhaltete das Skizzieren eines individuellen Rankkastens für Bohnenkeimlinge. Dieser sollte dabei die Form eines Labyrinthes annehmen. Zusätzlich gehörten eine Pflanzkammer und ein Wasserbehälter zum gesamten Aufbau des Rankkastens.

In den darauffolgenden zwei Einheiten hatten die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, den auf Papier skizzierten Rankkasten, digital zu konstruieren. Die Lehrenden unterstützten dabei beim Slicen mit der Software Cura und dem Starten der 3D-Drucke.

Das Ansetzen der Keimlinge war Inhalt der vorletzten Unterrichtsstunde, bevor die Einzelteile des 3D-gedruckten Pflanzenlabyrinthes zusammengebaut wurden. Die Keimlinge wurden in den Pflanzkasten gesetzt. Sinnvoll war auch das seitliche Abdunkeln des Rankkastens. Somit konnte gewährleistet werden, dass die Pflanzen nach oben in Richtung des Lichts wuchsen.

Da in den nachfolgenden Wochen der Pflanzkasten stets feucht gehalten wurde, war schnell sichtbar, dass sich die Bohnenkeimlinge ihren Weg durch die individuellen Labyrinthe suchten.

Das Fazit

Nach der Umsetzung des Best-Practice-Beispiels des Pflanzenlabyrinthes wurde konkret festgestellt, dass erhebliche Unterschiede in der Medienkompetenz der Lernenden vorliegen. Dies konnte ausgeglichen werden, indem weiterführende Aufgaben zu dem biologischen Hintergrund gegeben worden sind oder individuelle Hilfe den Lernenden mit Schwierigkeiten in der digitalen Modellierung angeboten worden ist.

Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass ein außerschulischer Lernort in die Schule kommt. Dies kann vor allem dann förderlich sein, wenn der außerschulische Lernort schwierig zu erreichen ist, Zeitmangel für die Lernenden besteht oder das bekannte schulische Umfeld Sicherheit und keine Überforderung beim Erlernen neuer Technologien bietet.

Im Allgemeinen konnten positive Erfahrungen in der individuellen Zusammenarbeit mit Schulen gewonnen werden. Es ist festzustellen, dass digitale Fertigung in viele -auch nicht naturwissenschaftliche- Fächer integrierbar und die Motivation der Lernenden beim Verstehen und Nutzen digitaler Technologien hoch ist.