Erfahrungsbericht 3D-Drucken in der Primarschule

Ein Projekt der Schule Guttannen mit der PHBern.

Voraussetzungen

Wahlfach ICT mit Schüler/innen der 3. – 6. Klasse (8 – 13 Jahre)
Zeitbedarf: Eine Wochenlektion während zwei Monaten, zeitweise auch Einsatz in der Freizeit
Zwei Ultimaker Original – Drucker
Einführung und Betreuung durch 3D – Fachmann Gregor Lütolf
Teilnahme der Lehrperson am Kurs „3D – Drucken in der Schule“ der PHBern
Webseiten 3drucken.ch, kurs.3drucken.ch und uorschla.ch/dru/, als Quelle von Ideen und Hintergrundinformationen.

Ziele

Wie lassen sich 3D – Drucker auf der Grundschulstufe gewinn- und sinnbringend im Unterricht einbinden?
Objekte zeichnen und drucken, welche der Altersstufe der Schüler/innen entsprechen.
Entdecken, ab welchem Alter Schüler/innen mit einem 3D – Zeichnungstool umgehen können.
Den Schüler/innen den Hintergrund des 3D – Drucks und seine Möglichkeiten für die Zukunft vermitteln.
Entwickeln eines Objektes, welches sich im Wind bewegt, ev. gar einen kleinen Elektromotor antreibt.
Tauglichkeit des online – Tools „tinkercad“ für die Grundschulstufe ermitteln.
Eltern in den Prozess einbinden und sie anlässlich eines Workshops mit der Arbeit ihrer Kinder vertraut machen.

Projektverlauf

Chronologischer Ablauf:
Vor Einsatz der 3D – Drucker

Erste Vorübungen im Gestalten mit 3D – Elementen auf dem iPad: Blockify (kein Ausdrucken).
Erste Vorübungen mit dem online – Tool „tinkercad“: Zeichnen einfacher Objekte wie Hammer, Häuschen, Eiskugeln mit Becher.
Hintergrundinformationen zum Einsatz von 3D – Drucken in Bild und Video: Vorstellung von Beispielen aus aller Welt anhand einer Auswahl aus der Zusammenstellung auf 3drs.org

Einsatz der 3D – Drucker

Einführung in die Verwendung des „cookiecaster.com“
Zeichnen einer Keksform auf Papier, Ausmalen der Fläche mit schwarzem Filzstift, Fotografieren der Vorlage und Einlesen in „cookiecaster.com“
Drucken der ersten Keksförmchen
Gestaltung und Druck von Parkettierformen gemäss der Anleitung von Uorschla Eicher.
Durchführung eines 3D – Druck – Workshops für Eltern und interessierte Lehrpersonen der Nachbargemeinden.
Entwickeln individueller Druckvorlagen auf „tinkercad.com“. Die meisten Schüler/innen experimentieren aus eigener Initiative mit der Gestaltung kleiner Häuschen oder ganzer Wohnungsgrundgrisse in 3D. Es entstehen jedoch auch Möbel für Puppenhäuser, Schlüsselanhänger, Bracelets und div. andere Objekte.
Drucken von Objekten aus „thingiverse“: die Schüler/innen drucken für ihre Familien Weihnachtsgeschenke wie Handy – Hüllen, kleine Bilderrahmen o.
Erste Versuche mit der iPad – App „3D – Catch“, aus Zeitgründen jedoch keine Weiterverarbeitung oder Ausdrucke der Objekte.

Erfahrungen

Die Schüler/innen waren vom ersten Moment an fasziniert von der Welt des 3D – Druckens und zeigten während des ganzen Projektes viel Engagement und Begeisterung. So kann ich mich beispielsweise der Beobachtung von Uorschla Eicher anschliessen, die ein Foto mit gebannt einen Druckvorgang verfolgenden Schüler/innen veröffentlichte und kommentierte: „Fernsehen war früher“.
Die Schüler/innen waren gerne bereit, auch in ihrer Freizeit in der Schule am Projekt zu arbeiten.
Bereits 3. Klässler/innen (8 Jahre alt) vermögen mit „tinkercad“ innert nützlicher Frist ansehnliche Objekte zu gestalten. Ich war vorgängig der irrigen Ansicht, das 3D -„Denken“ jüngerer Kinder sei rein entwicklungspsychologisch noch nicht so weit entwickelt, dass solche Arbeiten möglich wären.
Die beiden 3D – Drucker funktionierten mit einer Ausnahme einwand- und wartungsfrei. Einmal war bei einem der Drucker eine starke Rauchentwicklung aufgetreten, als Grund hierfür wurde später ein loses Kabel der Heizung gefunden. Das Gerät wurde umgehend ausgwechselt, konnte jedoch durch den Fachmann rasch wieder flott gemacht werden.

Schon bald nach Projektstart wurde festgestellt, dass auf einigen Computer im Klassenzimmer wegen ihres fortgeschrittenen Alters die Arbeit mit „tinkercad“ nicht möglich war. Vier Leihgeräte der PH Bern vermochten dieses Problem zu lösen.
Die Arbeit mit „cookiecaster“ erwies sich als idealer Einstieg ins 3D – Drucken: einfache Handhabung und rasche Ergebnisse, die im Alltag wirklich einen sinnvollen Verwendungszweck und zudem absoluten Unikat – Charakter haben.
Ein an einem Abend durchgeführter Workshop für Eltern und Lehrpersonen war ein voller Erfolg. Mehrere Kinder aus dem Wahlfach nahmen ebenfalls teil und halfen den Erwachsenen beim Gestalten und Digitalisieren ihrer Keksförmchen – Entwürfe. Die Begeisterung, die Fachmann Gregor Lütolf fürs 3D – Drucken aufbringt, schwappte sofort auf die Teilnehmden über und einen Spezialisten vor Ort zu haben, wurde von allen sehr geschätzt. Für die Schüler/innen war es eine wertvolle Erfahrung, ihr im Unterricht erworbenes Wissen an Erwachsene weitergeben zu können. Die Integration der Eltern und anderer Interessierter in ein schulisches 3D – Druck – Projekt sei auch für zukünftige Projekte wärmstens empfohlen!
Das Drucken von Objekten aus „thingiverse“ freute die Kinder zwar, ich wollte jedoch das Drucken bereits bestehender Objekte nicht in den Vordergrund stellen, die Eigenleistung der Kinder geht hierbei ja fast gegen Null. Bestimmt darf es aber in einem Projekt auch einfach Platz haben, sich mal „etwas Cooles“ auszudrucken. Persönlich machte ich anlässlich der Versuchs, eine Flöte nach „tingiverse – Vorlagen“ zu drucken, die Erfahrung, dass längst nicht alle dort verfügbaren Modelle auch wirklich druckbar sind. Ich lernte, dass darauf zu achten ist, ob bereits positve Erfahrungen beim Ausdruck des Modells dokumentiert sind. Nach mehreren erfolglosen Versuche konnte ich jedoch ein Modell finden, welches sich wirklich drucken liess und eine gut spielbare Flöte als Resultat hatte.
Als grosses Sorgenkind des Projektes erwies sich das online- Tool „tinkercat“. Grundsätzlich handelt es sich um ein wirklich hervorragendes und schon von jungen Kindern gut verständliches Tool. Die Schwierigkeit während fast der ganzen Dauer unseres Projektes bestand jedoch darin, dass grad eine Art „System – Migration“ vorgenommen worden war, was das Login erschwerte. Zudem war das Tool an Nachmittagen oft gar nicht oder nur in einzelnen Fällen überhaupt verfügbar. Dies zeigte sich insofern, als dass teils zwar ein Login in eines der Schülerkonten möglich war, im Konto drin jedoch weder bestehende Objekte bearbeitet noch Neue erstellt werden konnten. Offensichtlich lässt sich dies mit der Überlastung der Server erklären, da zu unseren Nachmittagsstunden in den USA, wegen der Zeitverschiebung, der Traffic enorm gross ist und für „uns“ dann nicht mehr genügend Ressourcen verfügbar sind. Nicht nur in unserem Projekt trat dieses Problem im besagten Zeitraum auf, Kurt Meister aus Steffisburg kämpfte mit seiner Klasse mit den genau gleichen Problemen. Zum Glück waren unsere Schüler/innen fast toleranter als ich, denn es war für mich überaus ärgerlich, dass sie einmal an einem freien Nachmittag extra zum Drucken und Gestalten zur Schule kamen, das Arbeiten mit tinkercad dann jedoch unmöglich war. So entstanden an jenem Nachmittag halt erneut Keksförmchen und Ausdrucke von „thingiverse – Objekten“, was nicht wirklich mein Ziel war.
Das ursprünglich fürs Projekt gesetzte Ziel, Objekte zu entwickeln, welche sich im Wind drehen und ev. gar einen kleinen Elektromotor anzutreiben vermögen (Beispiel Windturbine) wurde im Verlauf des Projektes über Bord geworfen, da die Schüler/innen viel Eigeninitiative zeigten und sich mit Begeisterung an die Gestaltung von Gebäuden und Wohnungseinrichtungen machten. Gewiss ist es legitim und auch sinnvoll, den Ideen der Schüler/innen Rechnung zu tragen, sind doch Eigeninitive und Begeisterung in einem Projekt ein wunderbarer Effekt, dem man die Ziele der Lehrperson getrost unterordnen kann.

Schlussfolgerungen

3D – Drucken begeistert und motiviert Schüler/innen.
Schon 3. Klässler/innen sind in der Lage, mit 3D – Zeichnungsprogrammen zu arbeiten.
Der Einstieg mit einfachen Tools wie „cookiecaster.com“ hat sich bewährt.
Entwickeln Schüler/innen aus Begeisterung und Engagement heraus eigene konzeptionelle Ideen, können jene die Lehrperson durchaus ihre ursprünglichen Ziele überdenken und ändern lassen. Die Zeichnungsprogramme und die Möglichkeiten des 3D – Druckens im Allgemeinen scheinen so inspirierend zu sein, dass Schüler/innen rasch eigene Ideen entwickeln.
Die Integration der Eltern in ein 3D- Druck – Projekt ist absolut empfehlenswert und für alle Seiten bereichernd.
Voraussetzung für das Gelingen eines Projektes sind gut funktionierende und zu 100% verfügbare Werkzeuge wie eine 3D – Zeichnungssoftware und die Software zur Umwandlung der Daten in die „Sprache des Druckers“ (in unserem Fall „Cura“).
Auf den eingesetzten Computern müssen alle benötigten Tools wie das 3D – Zeichnungsprorgamm oder die Software des Druckers einwandfrei funktionieren.

Kontakt

Urs Zuberbühler
Wirzen 129
3864 Guttannen
Tel. 033 973 00 61
mail: zuberling@gmail.com
Skype: zuberling

Webseiten Schule Guttannen:

schuleguttannen.ch
netbookprojekt.blogspot.com

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