Mit Augmented Reality zum Popup Haus
Die Unterrichtsreihe dient der Einführung geometrischer Körper, gleichzeitig werden die ersten Flächen-, Volumen- und Oberflächenformeln motiviert und in einfachen Beispielen angewandt. Die Unterrichtsreihe wurde für Schüler*innen der 1. bzw. 2. Klasse Unterstufe konzipiert (11. bzw. 12 Jährige). Die Schüler*innen orientieren sich an Objekten in ihrem Umfeld und ordnet diese den geometrischen Körperformen zu. Anschließend werden unterschiedliche Objekte mit GeoGebra konstruiert und im AR Modus werden Eigenschaften der Körper erarbeitet. Weiters werden reale Objekte im AR Modus nachgebaut. Ziel der Unterrichtsreihe ist es, dass jedes Kind am Ende ein Popup Haus konstruiert hat, welches aufgabengeleitet und in Abwechslung mit AR erstellt wird. Darauf aufbauend werden dann Flächen-, Volumen- und Oberflächenformeln motiviert und angewendet. [b]Meine Lernziele: Übergeorndetes Lernziel:[/b] Schüler*innen entdecken ausgehend von eigenen Erfahrungen aus der Umwelt und ihren Plänen für ihr gewünschtes Haus bzw. Gebäude die geometrischen Grundkörper und erarbeiten aufgrund ihres Popup Gebäudes die Volumens- sowie Oberflächenformel. [b]Feinziele[/b]: Schüler*innen beschreiben Objekte aus ihrer Umwelt durch geometrische Körper. Schüler*innen konstruieren geometrische Körper mit GeoGebra AR und modellieren Alltagsgegenstände als geometrische Körper (wiederum in AR). Schüler*innen wechseln zwischen unterschiedlichen Darstellungsformen von Grundkörpern: i) Zwischen 3D Körpern und 3D Modellen ii) Zwischen 3D Körpern und Körpernetzen iii) Zwischen 3D Körpern und Kirigami Schüler*innen modellieren ihre aus Prismen zusammengesetzte Körper Schritt für Schritt mit GeoGebra (immer im Wechsel mit AR). Schüler*innen erstellen schrittweise ein aus Prismen zusammengesetzten Körper als Kirigami Popup. Schüler*innen übertragen ihren Hausentwurf auf ein Blatt Papier, um daraus ein Kirigami zu erstellen. Schüler*innen beschreiben die einzelnen Grundformen ihres Gebäudes und benennen deren Eigenschaften. Schüler*innen berechnen die Grundfläche. Schüler*innen berechnen das Volumen. Schüler*innen berechnen die bzw. Teile der Oberfläche. [b]Vorwissen:[/b] Umgang mit Smartphone/Tablet Umgang mit Schere/Cuttermesser Benennung einfacher geometrischer Körper [b]Materialien:[/b] AR fähiges Smartphone oder Tablet GeoGebra AR Rechner App Cuttermesser/Schere mehrere Bögen dickeres quadratisches Papier (25x25)
Table of Contents
- Einführung
- Brainstorming Körper
- Erste Schritte mit AR
- Einführung Augmented Reality
- Einführung der App
- Erste Schritte mit AR
- Erste Schritte mit Popup Origami
- Einführung Origami/Popup
- Erste Schritte mit Popup Origami
- Schritt für Schritt zum Popup Haus
- Bau eines Popup Hauses
- Hilfestellungen
- Hilfestellung I
- Hilfestellung II
- Hilfestellung III
- Fläche, Volumen und Oberfläche
- Böden, Wandfarbe usw.
Brainstorming Körper
Welche geometrischen Körper kennst du?
Notiere alle Körper, die dir einfallen!
Welche von diesen Körper findest du in deinem jetzigen Umfeld wieder?
Schau dich in deinem Umfeld um und versuche die vorhin aufgelisteten Körper in deiner Umgebung wiederzufinden. Schreibe als Antwort den Körper und das Objekt in deiner Umgebung.
Arbeitsblatt Körper
Dieses Arbeitsblatt soll dir helfen, die Eigenschaften unterschiedlicher Körper genauer im Blick zu behalten. Nimm dir dazu Zeitungen/Zeitschriften zur Hand und suche darin Gegenstände, welche die im Arbeitsblatt angeführten Körper darstellen. Schneide diese aus und klebe sie zum jeweiligen Körper. Fülle anschließend die Lücken im Arbeitsblatt aus.
Einführung Augmented Reality
Was ist Augmented Reality eigentlich?
Augmented Reality (abgekürzt auch AR) bedeutet so viel wie "[b]erweiterte Realität[/b]". Das heißt also, dass die Realität mit virtuellen Objekten erweitert wird. Diese erweiterten Objekte bleiben an Ort und Stelle und der Benutzer erhält dadurch den Eindruck, dass die Objekte Bestandteile der Realität sind.
Unterschied zu Virtual Reality
Bei Virtual Reality Anwendungen wird der Benutzer in eine virtuelle Welt transportiert. Dies bedeutet also, dass der Benutzer die reale Welt um sich herum nicht mehr sieht, sondern sich in einer anderen virtuellen Welt befindet. Häufig werden bei Virtual Reality Anwendungen Brillen verwendet, die den Benutzer dann in eine neue Welt transportieren. [br][br]Im untenstehenden Bild sind die Unterschiede zwischen Virtual Reality und Augmented Reality dargestellt. Wichtig für das Verständnis des Bildes sind die Farben der Objekte: die orangen Objekte sind virtuell erzeugte Objekte, während die grünen Gegenstände zur realen Welt gehören.
Ist dir Augmented Reality schon einmal untergekommen?
Wozu eigentlich Augmented Reality?
Augmented Reality kann sehr hilfreich sein, räumliche Objekte besser zu verstehen. Da wir uns aktuell mit Körpern beschäftigen, wird diese Technologie sehr nützlich für uns sein. Bei den weiteren Inhalten werden wir teilweise mit einer App arbeiten, die diese Technologie verwendet. Diese App heißt GeoGebra AR und im folgenden werden wir uns kurz ansehen, wie man mit dieser App arbeiten kann.
GeoGebra 3D Rechner App
GeoGebra ist eine Anwendung, die sehr gerne im Mathematikunterricht verwendet wird und zahlreiche unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten bietet. Seit 2017 bietet GeoGebra auch einen AR-Modus an. [br]Mit diesem zusätzlichen Modus kannst du deine Konstruktionen direkt vor dir auf eine eben Fläche projizieren und dann genauer erkunden.
Du hast aber auch die Möglichkeit, direkt Objekte aus deiner Umgebung nachzubauen (im AR-Modus). Dieses Modell kannst du dann wiederum in den 3D-Modus überführen und dort weiter daran arbeiten.[br]Im Video siehst du als Beispiel eine nachgebaute Toblerone-Schachtel.
Noch etwas Inspiration gefällig?
Es gibt schon zahlreiche Materialien für den AR-Modus. Um dir weitere Ideen zu holen, kannst du den Kanal [url=https://www.facebook.com/brzezinskimath/][color=#0000ff]Brzezinski Math[/color][/url] besuchen oder du siehst dir das [i]GeoGebra [/i]Buch [url=https://www.geogebra.org/m/RKYFdQJy][color=#0000ff]Augmented Reality: Ideas for Students[/color][/url]. Auch auf Instagram kannst du dir den Account von [url=https://www.instagram.com/verso.mat/?hl=de][color=#0000ff]verso.mat[/color][/url] genauer ansehen.
Noch Fragen?
Solltest du noch Fragen oder Schwierigkeiten mit der Anwendung der App haben, kannst du [url=https://www.geogebra.org/m/r97PBzrr][color=#0000ff]hier[/color][/url] eine Schritt für Schritt Anleitung finden.[br][br]Wenn du noch Schwierigkeiten bei der Installation der App hast, findest du [url=https://www.geogebra.org/m/jthqq8xy][color=#0000ff]hier[/color][/url] eine Anleitung dazu.
Einführung Origami/Popup
Definition von Origami
Origami setzt sich aus dem japanischen Wörtern [i]oru [/i]und [i]kami [/i]zusammen. [i]Oru [/i]bedeutet falten und [i]kami [/i]ist das japanische Wort für Papier. Damit beschreibt das Wort Origami die Kunst des Papierfaltens.[br]Für diese Kunst benötigtet es immer nur ein Blatt Papier, welches meist quadratisch ist. Außerdem ist wichtig, dass bei Origami nur gefaltet wird. Die wohl bekannteste Faltung ist der [i]Kranich [/i](unten im Bild).
Unterschiedliche Origami Arten
Mittlerweile gibt es zahlreiche Origami Arten: Kirigami, Popup Origami und Modular Origami. Bei Kirigami darf nicht nur gefaltet, sondern auch geschnitten werden. Popup Origami kennen viele von den Popup Karten. Auch dabei wird geschnitten und gefaltet. Modular Origami braucht nicht nur ein Blatt Papier, sondern mehrere. Diese gefalteten Objekte bestehen aus mehreren Modulen.
Kirigami Schneeflocken
Popup Karte
Modular Origami Würfel
Wozu Origami?
Origami ist eine Methode, die in bestimmten Fällen im Unterricht angewendet werden kann. Origami bietet sehr viele Vorteile, weshalb es häufiger im Unterricht angewendet werden sollte. Durch das Arbeiten mit Origami Faltungen wird vor allem das räumliche Vorstellungsvermögen trainiert, aber auch das genaue Arbeiten wird geschult, da die Faltungen sehr präzise gemacht werden müssen.[br][br]Für dieses Thema werden wir uns mit Popup Faltungen genauer auseinandersetzen.
Noch etwas Inspiration gefällig?
Es gibt unterschiedlichste Anwendungsfelder von Origami. Im Internet finden sich auch zahlreiche Anleitungen. Auf [url=https://de.mathigon.org/origami][color=#0000ff]Mathigon[/color][/url] findest zu Faltanleitungen für unterschiedlichste geometrische Körper. Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedenste Methoden: [url=https://einfach-basteln.com/faltanleitungen/origami/][color=#0000ff]hier[/color][/url] und [color=#0000ff][url=https://www.talu.de/basteln/basteln-papier/origami-anleitungen/]hier[/url][/color] findest du weitere Ideen, die du für unterschiedlichste Anlässe verwenden kannst (z.B. Geburtstag, Ostern- oder Weihnachtsdeko, usw.)
Bau eines Popup Hauses
In diesem Kapitel kommen wir nun auch schon zum wichtigsten Teil dieser Unterrichtsreihe: dem [b]Bau eines Popup Hauses[/b]! [br][size=100]Am Ende dieser Unterrichtsreihe sollst du ein fertiges Popup Haus konstruiert haben, an dem du nichts mehr verändern willst. Dabei wird deiner Kreativität keine Grenzen gesetzt. [/size]
Welche Dinge hast du schon einmal bei einem Haus gesehen?
[b][u][size=150]1.) Vorgaben[/size] [/u][/b][br]Deiner Krea[size=100]tivität beim Hausbau sind [/size](fast) keine Grenzen gesetzt, dennoch gibt es einige Aspekte, die unbedingt zu einem Haus dazugehören sollten:[list][*]mind. 1 Tür (z.B. Eingangstür)[/*][*]Fenster[/*][*]mindestens 1 Stockwerk[/*][*]Garage[/*][*]Dach (Flachdach oder Satteldach)[/*][/list][br][br][br][size=150][b][u]2.) Inspiration[/u][/b][/size][br]Um Inspiration für dein Haus zu finden, kannst du selbstständig im Internet recherchieren. Dabei solltest du aber nicht nach Popup Häusern suchen, sondern nach realen Häusern, die dir gut gefallen und die dir somit Ideen für dein eigenes Haus liefern. [br][br][b]Achtung[/b]: such dir zu Beginn nicht zu komplizierte Häuser! Starte mit einfachen Grundstrukturen, später kannst du dein Haus immer noch ausbauen.[br][br][br]Hier ein paar Bilder wie so ein Popup Haus aussehen könnte.
[size=150][b][u]3.) Anfertigung einer groben Skizze mit Bleistift und Papier[/u][/b][/size][br]Überlege dir zunächst, wie dein Haus aussehen soll. Fertige dazu zunächst eine Skizze mit Bleistift an. Diese Skizze muss nicht der fertige Plan sein, du kannst dein Haus im Laufe des Prozesses natürlich immer wieder überarbeiten.[br][br][br][b][u][size=150]4.) Anfertigung einer 3D Skizze in GeoGebra 3D Rechner App[/size][/u][/b][br]In diesem Schritt überträgst du deine auf Papier angefertigte Skizze in ein 3D Modell in der GeoGebra 3D Rechner App. Dadurch kannst du dir einen besseren Eindruck von deinem fertigen Haus machen und eventuell noch Verbesserungen daran vornehmen. [br][br][br][b][u][size=150]5.) Ran ans Papier[/size][/u][/b][br]Jetzt kannst du dich ans Falten und Schneiden wagen! Die dazu notwendigen Materialien bekommst du von deiner Lehrperson. [br][br][b]Beachte: [/b][br][list][*]Arbeite Schritt für Schritt! Beginne mit dem ersten Stockwerk und füge dann schrittweise deine restlichen Gebäude hinzu. [/*][*]Fenster und Türen sollten erst am Ende angefügt werden. [/*][*]Vorsicht mit dem Furniermesser! [/*][*]Versuche sehr genau zu schneiden![/*][*]Um gerade Linien zu ziehen, nimm dir Lineal und Bleistift zu Hilfe![/*][/list]
Arbeitsblatt Popup Haus
Hilfestellung I
Zunächst einen einzelnen Quader
Starte zunächst mit einem einzelnen Quader. Beachte beim Schneiden, dass beide Schnitte gleich lang sind![br][br]Wo muss noch gefaltet werden?[br]Diese Aufgabe wurde auch schon bei[i][b] Erste Schritte mit Popup Origami[/b][/i] gemeistert.
Böden, Wandfarbe usw.
Der Rohbau unseres Hauses steht nun, jetzt konzentrieren wir uns auf das Innenleben des Hauses: Böden, Wandfarbe usw.. Wir möchten uns aber nicht die Bodenfläche des kleinen Popup Hauses berechnen, sondern von einem realen Haus. Dazu soll jetzt [b]1cm deines Popup Hauses 1m in Wirklichkeit[/b] sein.
Welche neuen Maße hat dein Haus dann (in Metern)?
Wie hoch ist dein Haus?
Wie breit ist dein Haus?
Wie lang ist dein Haus?
Wie hoch sind deine einzelnen Stockwerke?
Wie hoch ist dein Dach bzw. deine Stiege?
Realistische Maße
Sind deine berechneten Maße für dein Haus realistisch? Vergleiche mit den angegebenen Antworten zu den jeweiligen Fragen.
Arbeitsblatt Berechnungen
Bodenverlegung
Jedes Haus braucht einen Boden, egal ob Teppich oder Holzboden. Dies liegt nun an dir: welchen Boden möchtest du für dein Haus? Recherchiere im Internet, wieviel dieser Boden pro m[sup]2[/sup] kostet. [br][br]Berechne anschließend die Bodenflächen deiner Stockwerke und errechne daraus die Kosten für deinen Wunschboden!
Weiße oder farbige Außenfassade
Dein Haus braucht noch einen frischen Anstrich, dabei kannst du selbst entscheiden, ob dein Haus weiß oder farbig sein soll. [br][br]Berechne die zu streichende Frontansicht deines Hauses! Beachte dabei, dass die Fenster und Türen nicht gestrichen werden! Recherchiere im Internet wie viel m[sup]2[/sup] mit 1 Liter Farbe gestrichen werden können und wie viel 1 Liter kostet. Berechne daraus die Kosten für die Streichung deiner Außenfassade![br][br]
Volumen
Als letztes Stellen wir uns die Frage, welches Volumen dein Haus hat.[br]Das Volumen eines Körper ist der räumliche Inhalt eines Körper: z.B. wie viel Milch hat in 1 Liter Milchverpackung platz oder wie viel Wasser hat in einem zylinderförmigen Glas platz?
Überlege dir wie das Volumen deines Hauses berechnet werden kann. Tipp: Unterteile dein Haus eventuell in mehrere Köper (z.B. in die einzelnen Stockwerke und anschließend noch das Dach).[br][br]Um zur Volumenformel eines Quaders zu kommen, kannst du dir [url=https://www.geogebra.org/m/cpcbqxmq][color=#0000ff]hier[/color][/url] ein GeoGebra Material ansehen.
Welches Volumen hat dein Haus?