Portal 2: Mit 3D-Computerspielen die Raumvorstellung schulen
Kurzinformation
- Thema: Raumgeometrie
- Schulstufe, Fach: 10.Schulstufe, Mathematik/Darstellende Geometrie/Physik
- Dauer: mind. 3 Unterrichtseinheiten
- SchülerInnenmaterial: Materialien und Arbeitsaufträge
- Spezielle Materialien: Computerraum, Beamer, Laptops in Klassenstärke, Spiel "Portal 2"
Vorwissen und Voraussetzungen
Die SchülerInnen wissen...
- die wichtigsten Eigenschaften von quadratischen Funktionen
- welche Einflüsse die Parameter quadratischer Funktionen auf den jeweiligen Graphen haben
- die physikalischen Erhaltungssätze
Lernergebnisse und Kompetenzen
Welche Kompetenzen können sich die SchülerInnen mit Hilfe dieser Lernsequenz aneignen?
Beispiel: Die SchülerInnen können...
- vorgegebene Testkammern mithilfe logischen Denkens und einer gewissen Raumvorstellung lösen
- Testräume aus jeweils verschiedenen Perspektiven eigenständig nachkonstruieren
- unter Vorgabe gewisser Regeln, Testkammern so verändern, dass diese schwieriger werden bzw. unlösbar werden.
- eigenständig lösbare Testkammern erstellen, auch unter gewissen Vorgaben
- können Flugbewegungen der Spielfigur mit quadratischen Funktionen verknüpfen und ev. Auswirkungen dementsprechend interpretieren
- den "Portal - Effekt" anhand physikalischer Gesetzmäßigkeiten erklären und anhand der Simulation zeigen.
Unterrichtsablauf
Zu Beginn gibt es eine kurze Einführung zum Spiel, die die Lehrperson gemeinsam mit den SchülerInnen absolviert, damit diese einen ersten Eindruck und ein erstes Gefühl für das Spiel gewinnen. Danach folgen die Arbeitsblätter, wobei es zumeist zu Beginn je eine kurze Einführung gibt. Danach wird der Aspekt auf eigenständiges Arbeiten gelegt, wobei mitunter auch Teamarbeit seine Verwendung findet. Natürlich steht die Lehrperson für Hilfestellungen zur Verfügung.
Aktivität 1 (30 min)
Die SchülerInnen bekommen eine Einführung in das Organisatorische und in das Programm. Auf den Schulcomputern ist das Spiel bereits vorinstalliert. Weiters wird den SchülerInnen das Programm auch auf eigene Trägermedien (USB-Stick, externe Festplatte) überspielt bzw. auf einem Google-Drive Ordner zur Verfügung gestellt.
Dies hat den Zweck, dass eventuell anfallende Hausübungen ordnungsgemäß erledigt werden können.
Download und Installation des Spiels
Einführung (für Lehrer)
Aktivität 2 (20 min)
Erstellen einer ersten einfachen Testkammer. Nun sollen die SchülerInnen den ersten Arbeitsauftrag mit dem Programm durcharbeiten. Dabei geht es um ein erstes selbstständiges Arbeiten mit dem Editor, das Erstellen einer eigenen Testkammer.
Natürlich müssen hier die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der SchülerInnen berücksichtigt werden. Einige arbeiten wahrscheinlich schneller als andere, weil sie einen besseren Umgang mit solchen Programmen pflegen, das Spiel generell kennen,...
Sollten jemand bereits früher fertig sein, so ist eigenständiges, ruhiges Arbeiten gefordert. Dabei können zusätzliche Arbeitsaufträge vergeben werden, die sich die Lehrkraft spontan überlegen kann oder der/die Schüler(in) überlegt sich selbst ein eigenes Beispiel, das ihn/sie interessiert. Dies gilt für alle weiteren Aktivitäten, in denen Arbeitsaufträge zu bearbeiten sind.
Anzumerken ist noch, dass alle Arbeitsaufträge zuhause fertigzustellen sind, falls es nicht in der Stunde geschehen ist. Die Arbeitsblätter sind aber so zusammengestellt, dass die Zeit im Normalfall ausreichen sollte.
Arbeitsauftrag 1
Aktivität 3 (10 min)
Kurze Wiederholung der wichtigsten Aspekte der letzten Unterrichtseinheit, gemeinsam mit den SchülerInnen.
Aktivität 4 (40 min)
Arbeiten mit Würfeln und Lichtbrücken. Nun folgen die nächsten beiden Arbeitsaufträge. Hierbei müssen die SchülerInnen nun gezielt Gegenstände verwenden und in ihre Kammern einbauen. Zu Beginn gibt es wieder eine bebilderte Anleitung, die Übungen am Schluss bedürfen Kreativität und Eigenständigkeit.
Arbeitsauftrag 2
Arbeitsauftrag 3
Aktivität 5 (50 min)
Nun beschäftigen sich die SchülerInnen mit dem Arbeitsblatt zu den Gelarten. Damit der mathematische bzw. physikalische Aspekt nicht zu kurz kommt, sind Fragen zu quadratischen Funktionen und den physikalischen Erhaltungssätzen enthalten. Dabei darf bei Bedarf auch im Internet recherchiert werden.
Arbeitsauftrag 4
Aktivität 6 (70 min)
Nun folgt der letzte Arbeitsauftrag, welcher nun in Teamwork erledigt wird. Dabei muss eine anspruchsvollere Testkammer erstellt werden und weiterentwickelt werden.
Der Konstruktion der Kammer ist dabei so gestaltet, dass sich Fehler einschleichen, die keine eindeutige Lösung ermöglichen. So können mehrere Lösungen auftreten oder man gelangt an einem Punkt nicht mehr weiter.
Darauf sollen die SchülerInnen achten und gegebenenfalls beheben.
Das Ergebnis dieses Arbeitsauftrags muss abgegeben werden und muss auf jeden Fall fertiggestellt werden!
Arbeitsauftrag 5
Sicherung / Hausübung
Zur Sicherung des Gelernten dient der letzte Arbeitsauftrag, denn es wird nichts mehr Neues gelernt, sondern das bereits Gelernte in diesem Auftrag, auf etwas komplexere Art und Weise verarbeitet.
Natürlich kann man hier nicht direkt von einer Sicherung von "Wissen" sprechen, denn räumliches Vorstellungsvermögen kann man trainieren und ist bei manchen besser ausgeprägt, bei manchen hingegen weniger. Was zählt, ist das Training.
Wie schon oben erwähnt, gibt es prinzipiell keine Hausübungen, nur falls die Arbeitsaufträge nicht in der Stunde fertiggestellt werden, so ist der Rest als Hausübung fertigzustellen
Überprüfen des Lernerfolges
Überprüfung während der Unterrichtssequenz: Die Lehrkraft macht
sich zwischendurch ein Bild von der Ausarbeitung der Aufgaben. Man merkt anhand des Fortschritts, wie schwer bzw. leicht den SchülerInnen die Aufgabenstellungen fallen und kann sich so Aufzeichnungen darüber machen, wie erfolgreich die Aufgaben bearbeitet werden können.
Überprüfung nach der Unterrichtssequenz:
Ein Überprüfung nach der Sequenz halte ich zu diesem Thema nicht für sinnvoll. Sinnvoller ist eine Überprüfung während der Unterrichtssequenz. Deswegen sind auch die Arbeitsaufträge (insbesondere der letzte) so zusammengestellt, dass die SchülerInnen anhand der Übungen selbst überprüfen können, ob sie die Thematik verstanden haben und fähig sind, das Geforderte anzuwenden.
Information zum Technologieeinsatz
- Beamer unbedingt erforderlich! Normalerweise hat jeder Computerraum aber einen Beamer.
- Kein Vorwissen zum Programm benötigt.
- Testen des Spiels und seines Ressourcenverbrauchs vor der Sequenz.
- Falls ein Computer nicht funktionieren sollte, kann man die Schüler, die betroffen sind, so verteilen, dass sie in Teams zusammenarbeiten.
- Ein Totalausfall der PC's ist natürlich nicht wünschenswert, jedoch kann als Alternative eine Testkammernentwicklung auf dem Papier erfolgen (je nach Fortschritt), bei der die SchülerInnen parallel eine Lösungsstrategie entwickeln.
Links zu Materialien
Quellen
- Idee entommen aus: "Mathematik lehren (2015), 189, S. 15-19" von Jan Franz Wörler
- https://gamedevelopment.tutsplus.com/tutorials/portal-2-level-design-from-initial-idea-to-finished-level--gamedev-5321