Entwicklung, Umsetzung und Optimierung von Konzepten zum Einsatz digitaler Medien in kompetenzorientierten Lehr- und Unterrichtsveranstaltungen am Beispiel von computergestützter Modellierung und 3D-Druck
Creators: name: Bonorden, Marcel
Publisher: name: Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
Year: 2024
Subjects: subject: Computer-aided modeling
subject: 3D printing
subject: Teaching
subject: Teacher training
subject: Education
subject: Innovative teaching
subject: Flower models
subject: CAD
subject: Flower modeling
subject: Innovative teaching-learning formats
subject: Digitalization
subject: Biology education
subject: Computergestützte Modellierung
subject: 3D-Druck
subject: Unterricht
subject: Schule
subject: Lehrkräftebildung
subject: Blütenmodelle
subject: Implementation
subject: Innovativer Unterricht
subject: Lehrkräfteschulungen
subject: Biologieunterricht
subject: innovative Lehr-Lernformate
subject: Blütenmodellierung
subject: Digitalisierung
subject: Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften::570 | Biowissenschaften, Biologie
subject: Dewey Decimal Classification::300 | Sozialwissenschaften, Soziologie, Anthropologie::370 | Erziehung, Schul- und Bildungswesen

description: Die vorliegende Arbeit thematisiert die Förderung von Computer-Aided Design (CAD) und 3D-Druck im Unterricht an allgemeinbildenden Schulen aus theoretischer und praktischer Perspektive. Zunächst wird dazu auf die historische Entwicklung der Technologien, deren grundlegende Funktionsweise und Einsatzgebiete eingegangen. In diesem Rahmen werden verschiedene schulische Anwendungen genannt und die Arbeit somit in den Kontext bestehender Projekte eingeordnet. Daraus wird auch die Relevanz des Themas abgeleitet. Basierend auf dem theoretischen Fundament aus Implementationsforschung, Forschung zu Lehrkräftefortbildungen sowie Konzepten zu Modell- und Modellierkompetenz werden im Hauptteil die Durchführung und wissenschaftliche Untersuchung verschiedener Teilprojekte zur Förderung von CAD und 3D-Druck im Unterricht vorgestellt. Diese Teilprojekte sowie der Einsatz von CAD und 3D-Druck im Unterricht werden reflektiert und hinsichtlich theoretischer und schulpraktischer Aspekte diskutiert. Es werden Möglichkeiten für den Einsatz im Unterricht sowie zur weiteren Förderung der Technologien im Unterricht aufgezeigt. Praktische Erkenntnisse aus den Projektdurchführungen sowie Ergebnisse aus der begleitenden Forschung deuten auf einen positiven Effekt auf die Motivation und den Lernerfolg der Schüler*innen durch den Einsatz von computergestützter Modellierung und 3D-Druck. Die Daten aus Befragungen von Schüler*innen aus den Projekten ergaben weiterhin eine hohe Akzeptanz und Qualität des Lehr-Lernarrangements. Aus Befragungen von Lehrkräften, die an Fortbildungen zu CAD und 3D-Druck im Unterricht teilnahmen, ging hervor, dass das konzipierte Angebot ein angemessenes Leistungsniveau aufwies, dem Bedarf der Lehrkräfte entsprach und die Inhalte verständlich vermittelt wurden. Aus den Erkenntnissen der Teilprojekte lässt sich ableiten, dass Lehrkräfte für die erfolgreiche Implementation der Technologien, wenn möglich, Fortbildungsangebote wahrnehmen sollten, um z.B. die im Rahmen dieser Arbeit bereitgestellten Materialien und Unterrichtskonzepte erfolgreich zu verwenden. Generell besteht die Notwendigkeit, Schulen flächendeckend mit 3D-Druckern auszustatten und von bildungspolitischer Seite überregionale Projekte zur Förderung der Technologien im Unterricht anzuregen. Die in dieser Arbeit vorgestellten Unterrichts- und Fortbildungskonzepte sowie Materialien können dabei als erste Grundlage und Anregung für die Implementation in den Unterricht dienen.
description: This thesis addresses the promotion of computer-aided design (CAD) and 3D printing in the classroom at general education schools from a theoretical and practical perspective. First of all, the historical development of the technologies, their basic mode of operation and areas of application are described. Within this framework, various school applications are mentioned and the work is thus placed in the context of existing projects, from which the relevance of the topic is also derived. Based on the theoretical foundation of implementation research, research on teacher training as well as concepts on modeling and modeling literacy, the main part presents the implementation and scientific investigation of different sub-projects to promote CAD and 3D printing in the classroom. These sub-projects as well as the use of CAD and 3D printing in the classroom will be reflected and discussed with regard to theoretical and practical aspects. Possibilities for the use in the classroom as well as for the further promotion of the technologies in the classroom are pointed out. Practical findings from project implementation and results from the accompanying research indicate a positive effect of CAD and 3D printing in the classroom on student motivation and learning success. The data from surveys of students from the projects also revealed a high level of acceptance and quality of the teaching-learning arrangement. Surveys of teachers who took part in training courses on CAD and 3D printing in the classroom showed that the course design was appropriately difficult, met the needs of the teachers and conveyed the content in a comprehensible manner. Based on the findings of the subprojects, it can be concluded that, for the successful implementation of the technologies, teachers should, if possible, take advantage of training opportunities to use materials and teaching concepts provided as part of this work. Thus, it would generally be necessary to equip schools with 3D printers nationwide and to encourage large projects from the education policy side to promote the technologies in the classroom. The teaching and training concepts and materials presented in this paper can serve as an initial basis and stimulus for implementation in the classroom.