Geometrie zum Aufklappen

Image

Kurzinformation

  • Thema: Raumgeometrie
  • Schulstufe, Fach: 8. Schulstufe, Mathematik oder Geometrisches Zeichnen (fächerübergreifend mit Bildnerischer Erziehung möglich)
  • Dauer: 2 Unterrichtseinheiten
  • SchülerInnenmaterial: Vorlagen geometrische Körper (auf 160 g/m² Papier, 2-mal pro 10 Personen ausdrucken), Anleitung, Hausübung, Hausübung Lösungsvorschläge, Arbeitsblatt Optional: Vorlage Kugel (80 g/m²)
  • Spezielle Materialien: Schere, Kleber, Lineal, Tonpapier (A5, 250-300 g/m², nach Wunsch in verschiedenen Farben, pro SchülerIn mindestens 2)
Um das räumliche Vorstellungsvermögen der SchülerInnen zu unterstützen sind Modelle der geometrischen Körper sehr wichtig. Damit sie aber wenig Platz wegnehmen, sind Pop-Up Modelle empfehlenswert.

Vorwissen und Voraussetzungen

Die SchülerInnen wissen...
  • ... was Körpernetze sind.
  • ... Eigenschaften von Quadern, Pyramiden, Prismen.
  • ... wie man Frontalrisse zeichnet.

Lernergebnisse und Kompetenzen

Die SchülerInnen können...
  • ... geometrische Körper in Körpernetze übersetzen und umgekehrt.
  • ... Symmetrieebenen von Körpern entdecken.
  • ... Körpernetzte und -modelle von veränderten geometrischen Körpern erstellen.
  • ... Frontalrisse von Körpern gefestigt erstellen.

Unterrichtsablauf

In der ersten Stunde werden Pop-Up Modelle mithilfe von Faltvorlagen gebastelt. Jede/r SchülerIn soll zwei Modelle erstellen. In der Hausübung wird ein drittes Modell gebaut. Die Modelle werden in der zweiten Stunde als Frontalriss dargestellt.

Aktivität 1 (50 min)

Zu Beginn der ersten Einheit wird kurz das Thema erklärt und die Materialien/Pop-Up Körper vorgestellt. Am Lehrerpult werden die ausgedruckten Faltvorlagen sowie jeweils ein fertiges Pop-Up Modell aufgereiht. Dann wird der Arbeitsauftrag erklärt: Jede SchülerIn soll 2 Pop-Up Körper zusammenbauen. Jede SchülerIn bekommt eine ausgedruckte Anleitung. Dann sollen sie sich erstmal nur eine Faltvorlage von vorne holen, sie ausschneiden und zusammenkleben. Die SchülerInnen dürfen sich selbst aussuchen, welches Modell sie bauen wollen und somit den Schwierigkeitsgrad bestimmen. Anschließend wird das Modell auf einen dicken Karton so aufgeklebt, das man es wie eine Karte zusammenfalten und wieder aufklappen kann. Am Schluss sollen noch verschiedene Eigenschaften (Anzahl Ecken, Kanten, Flächen, Volumen, Oberfläche...) neben den Körper auf die Karte geschrieben werden. Dies kann auch zuhause fertig gestellt und im Laufe des Schuljahres oder den kommenden Jahren ergänzt werden. Sobald die erste Karte fertig ist, soll ein zweites Modell gebaut werden. Ist auch das fertig, kann entweder ein drittes Modell gebaut, jemand anderem geholfen oder mit der Hausübung begonnen werden. Die SchülerInnen sollen dabei erkennen, dass sie die Symmetrieebenen des Körpers benutzen müssen, um ihn zusammenfalten zu können. (Es gibt zwar Ausnahmen, aber mit diesen Ebenen klappt es immer.) Wenn engagierte SchülerInnen in der Klasse sind, kann auch die Kugel in Partnerarbeit gebastelt werden. Doch diese braucht mehr Zeit als andere geometrische Körper, also kann sie auch von der Lehrperson vorbereitet werden. Die Lehrperson geht währenddessen durch die Klasse und hilft beim Zusammensetzen der Modelle. Am Schluss wird noch die Hausübung erklärt.

Sicherung / Hausübung

Die SchülerInnen sollen als Hausübung einen neuen Pop-Up Körper konstruieren, der aus einem schon bekannten Körper (Tetraeder, Würfel, Quadratische Pyramide oder Dreiseitiges Prisma) bestehen soll. Der Körper soll aber eine abgeschnittene Ecke oder Kante aufweisen. Von diesem neuen Körper sollen die SchülerInnen das Pop-Up Modell sowie ein Körpernetz erstellen. Die SchülerInnen sollen die gebastelten Modelle aus Aktivität 1 mit nach Hause nehmen dürfen, damit sie sich an ihnen bei der Hausübung orientieren können.

Aktivität 2 (20 min)

In der zweiten Stunde soll die Hausübung präsentiert werden. Dazu sollen die Modelle am Lehrertisch sortiert werden: Alle mit gleichem Grundkörper (z.B. alle Würfel) sollen nebeneinander gestellt und die jeweiligen Körpernetze davor gelegt werden. Die SchülerInnen kommen nach vorne und dürfen sich alle Modelle ansehen. Dabei sehen sie, welche unterschiedlichen Möglichkeiten es gibt, Ecken und Kanten abgeschnitten darzustellen. Anschließend nehmen die Kinder ihre Modelle wieder zurück an ihren Platz.

Aktivität 3 (30 min)

Die SchülerInnen sollen sich in 4-er Gruppen zusammensetzen (am besten von der Lehrperson eingeteilt, damit unterschiedliche Modelle in jeder Gruppe vorhanden sind) und ihre erstellten Modelle austauschen. Nun sollen sie Schrägbilder von einem einfachen, aber interessanten Körper aus Aktivität 1 (also Quader/Würfel ausgeschlossen) sowie einem Körper mit abgeschnittener Ecke/Kante aus der Hausübung zeichnen. Auf dem Arbeitsblatt stehen die Aufgabenstellung und eine Hilfestellung für das Zeichnen der Frontalrisse. Die Lehrperson geht währenddessen durch die Klasse und begutachtet den Arbeitsfortschritt.

Überprüfen des Lernerfolges

Während der Unterrichtssequenz: Die Pop-Up Modelle lassen sich nur aufklappen, wenn alles richtig zusammengeklebt wurde. Also sehen die SchülerInnen selbst, ob sie alles richtig gemacht haben. Die Lehrperson geht während der Stunde durch die Klasse und kann dabei die fertigen Arbeiten begutachten. In der zweiten Stunde sieht die Lehrperson ebenfalls beim Durchgehen durch die Klasse den Lernfortschritt. Nach der Unterrichtssequenz: Durch Präsentation der Hausübung kann die Lehrperson sehen, ob die Umsetzung mit der Pop-Up Methode geklappt hat. Die Modelle können auch eingesammelt werden, um sie in einem für die SchülerInnen zugänglichen Ordner aufzubewahren, um sie bei Bedarf benutzen zu können. Dabei kann sich die Lehrperson alle Modelle nochmal ansehen. Die Arbeitsblätter mit den Schrägrissen können am Schluss von der Lehrperson eingesammelt und dann begutachtet werden.

Variationen

  • Für jüngere SchülerInnen oder bei wenig Erfahrung mit 3D-Modellen kann auch nur ein Modell in der Stunde oder am Anfang ein einfaches Modell im Plenum unter Anleitung der Lehrkraft gefertigt werden.
  • Für genügend Unterstützung und individuelle Betreuung kann eine zweite Lehrkraft den Unterricht bereichern.
  • Sollte die Hausübung zu anspruchsvoll sein, kann das auch in der Stunde als Gruppenarbeit passieren unter Hilfe der Lehrperson. Als Hausübung kann dann stattdessen das Arbeitsblatt mit den Frontalrissen aufgegeben werden.
  • Die fertigen Modelle können auch in der Schule ausgestellt oder beim Elternsprechtag präsentiert werden.

Links zu Materialien und Quellen

Material: Zeitschriften:
  • Mathematik lehren - Gerd Richter, Karin Richter: Geometrie zum Klappen. Platonische Körper enthüllen ihre Symmetrie. Heft 181, 2013
  • Mathe Welt – Das Schülerarbeitsheft: Von der Ebene in den Raum. Figuren und Körper. Heft 190, 2015.