Mit 3D-Druck lernen: Mathelehrer erstellen „Manipulatives“ mit 3D-Druckern

Eine US-Schule im Bundesstaat Kaliforniern setzt 3D-Drucker ein um Lehrmittel für seine Schüler auszudrucken. Dabei geht es um so genannte „Manipulatives“, also Objekte mit denen sich komplexe mathematische Sachverhalte visuell darstellen lassen. Der 3D-Druck der Lehrmittel bringt aber noch weitere Vorteile für die Schüler mit sich.

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Mathematik gehört in der Schule sicher nicht zu den beliebtesten Unterrichtsfächern. Während dem einen Teil der Schüler der Umgang mit geometrischen Figuren und dem Rechnen mit Zahlen eher leicht fällt, gibt es mindestens einen genauso großen Anteil an Schülern, für die bei dem Start in ein neues Thema die Schultafel eher einem Kunstwerk ähnelt als den mathematischen Grundgesetzen der Algebra und Stochastik.

Der Komplexität einiger Themenbereiche der Mathematik sowie die Herausforderung einiger Schüler diese mathematischen Problemstellungen verstehen und lösen zu können, sind sich die Lehrer bewusst. Eine Möglichkeit den Schülern komplexe mathematische Zusammenhänge und Wechselwirkungen zu verdeutlichen sind Manipulatives. Dabei handelt es sich um Geräte, die durch gezielte Veränderung Konzepte der Mathematik veranschaulichen und verständlich machen. Eines der bekanntesten Beispiele für ein Manipulative ist der Rechenschieber.

Manipulative aus 3D-Drucker
Eines der „Manipulatives“ aus dem 3D-Drucker an der Pasadena Schule in den USA (Bild © YouTube/ Matthew Peterson).

Das Problem der Schulen ist es aber oftmals, dass kein Geld für die Anschaffung von Manipulatives zur Verfügung steht. Zwar wissen Lehrer und Rektoren um den pädagogische Wert dieser Mathematikhelfer, das Geld reicht aber oftmals nicht aus für deren Anschaffung. Diesem Problem begegnet eine US-Schule in Pasadena, im US-Bundesstaat Kalifornien, mit Hilfe der 3D-Drucker.

Unter der Leitung des MIND Research Institute wurden ein Reihe von Manipulatives entwickelt, die sich mit einem beliebigen 3D-Drucker herstellen lassen. Das Video am Ende des Beitrags zeigt die Anwendung eines dieser Objekte, mit denen sich eine Parabel, Sinus- und Cosinus-Kurve und andere Kurvenverläufe durch Verschiebung eines Reglers an der Seite des Objekts darstellen lassen.

Die Mathematiklehrer der Schule zeigten sich von den Möglichkeiten der 3D-Drucker begeistert. Neben dem Vorteil beliebig viele dieser Manipulatives herzustellen, können auch Ersatzteile einfach vor Ort ausgedruckt werden. Das reduziert nicht nur die Beschaffungszeit sondern hält auch die Kosten gering, da Bestellkosten wie Porto und Versand nicht anfallen. Als größten Vorteil aber nennen die Lehrer des Pasadena Unified School Districts aber den Schülern die Möglichkeit bieten zu können, bei der Fertigung ihrer eigenen Lehrmittel zuzusehen. Das ermöglicht es den Schülern neben dem zugehörigen und gewünschten Spaß gleichzeitig auch, Themen wie Fertigung und Produktentwicklung näher zu bringen, ihre eigenen Produkte zu entwerfen und schließlich daran für die nächste Matheklausur zu üben.

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