Ulrich Kalina

Mit 3D-Druck Aufgaben (be)greifbar machen

Ulrich Kalina

Material für inklusiven Unterricht erstellen

Ob Bücher, Kopiervorlagen oder Lernvideos: Unterrichtsmaterialien für den Mathematikunterricht sind voll von Bildern. Was aber, wenn durch eine Einschränkung des Sehvermögens der „visuelle Sinneskanal nicht oder nur sehr eingeschränkt zur Verfügung steht? In der Blinden- und Sehbehindertenpädagogik wird von jeher der Tastsinn als eine alternative Möglichkeit zur konkreten sinnlichen Erfahrung von Lerngegenständen genutzt.
Vergleicht man die Potenziale beider Sinneskanäle hinsichtlich der erreichbaren Informationsfülle und Informationsqualität miteinander, so ist das Sehen dem Tastsinn zweifellos in einigen Aspekten weit überlegen. Aber rechtfertig das schon, im Unterricht mit Sehenden auf die taktile Wahrnehmung ganz zu verzichten?
Die Herstellung von Tastmodellen war in der Vergangenheit relativ aufwendig und kostspielig, weswegen der Umfang verfügbarer Materialien sehr begrenzt war. Die 3D-Druck-Technik und die Laser Cutter Technologie eröffnen mittlerweile die Möglichkeit, tastbare Modelle in deutlich kürzerer Zeit in höherer Stückzahl bei gleichzeitig erheblich geringeren Kosten herzustellen.
In der Deutschen Blindenstudienanstalt in Marburg wurde schon vor einigen Jahren damit begonnen, diese neuen technischen Möglichkeiten zur Herstellung von Unterrichtsmaterialien zu nutzen und die Ergebnisse im Unterricht zu erproben. So entstanden unter anderem blindengerechte Adaptionen von Schulbüchern für die gymnasiale Oberstufe zu den Themen Analysis und Analytische Geometrie. Für dreidimensionale Objekte, die in diesen Büchern als Schrägbilder abgebildet sind, wurden entsprechende „reale 3D-Modelle hergestellt.
3D-Objekt statt Schrägbild
Das Schulbuch-Beispiel in Abb. 1 zeigt eine typische Abbildung aus einer Anwendungsaufgabe zum Thema „Volumenberechnung bei krummlinig begrenzten Körpern mithilfe der Integralrechnung. Der Sachkontext „Schutzdeich wird durch ein Schrägbild veranschaulicht.
Der als Schrägbild dargestellte Deich lässt sich auch leicht mit einem 3D-Drucker als 3D-Modell herstellen (Abb. 2 ). Diese Modelle eignen sich gut, um erste grundlegende Gestaltinformationen über das 3D-Objekt im wahrsten Sinne des Wortes zu erfassen. Im E-I-S-Konzept von Jérôme Bruner entspricht dieser handelnde Umgang mit dem Objekt der enaktiven Ebene. Zur Lösung der Sachaufgabe ist allerdings in einem weiteren Schritt der Transfer auf die ikonische Ebene zu leisten. Wie kann dies bei blinden Menschen gelingen?
Ertastbar ǂ erfassbar
Grundsätzlich wäre es zwar relativ leicht möglich, mithilfe der sogenannten Schwellpapiertechnik ein ertastbares Relief der Schrägbild-Zeichnung herzustellen. Bei diesem Verfahren werden mithilfe eines speziellen Papiers schwarze Linien auf hellem Grund unter einer Heißlichtlampe zu tastbaren Linien „aufgeschwellt.
Allerdings wäre eine solche Vorgehensweise aus wahrnehmungspsychologischer Sicht für Blinde wenig sinnvoll. In der zweidimensionalen Schrägbilddarstellung wird diejenige Kante des Körpers, die im dreidimensionalen Raum senkrecht zur Vorderansicht und damit zur Darstellungsebene verläuft, als schräge Linie gezeichnet, die mit der vorderen Grundkante nicht mehr wie beim realen Objekt einen 90°-Winkel einschließt, sondern einen Winkel von etwa 45°. Der räumliche Eindruck, den diese Darstellungsform vermittelt, ist an die visuelle Wahrnehmung gebunden und erschließt sich der haptischen Wahrnehmung nicht. Es ist daher prinzipiell wenig sinnvoll, für blinde Menschen perspektivische Darstellungen als solche in tastbare Reliefs zu übertragen. „Ertastbar ist eben nicht gleich „erfassbar.
3D-Modell und Dreitafelprojektion
Der Transfer auf die ikonische Ebene gelingt jedoch gut mit einer Darstellungsform, die sich an die klassische Dreitafelprojektion anlehnt, wie sie etwa beim technischen Zeichen verwendet wird.
Da der dreidimensionale Körper durch Parallelprojektionen in die...

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Fakten zum Artikel
aus: Mathematik lehren Nr. 217 / 2019

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