Kursthemen

  • digi.komp12 Beispiel: Hubschrauberflug

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    Hubschrauberflug-Intro

    Darstellende Geometrie (11. und 12. Schulstufe)

    Hubschrauberflug

    Training der räumlichen Orientierung und des Arbeitens mit einer Computer Aided Design (CAD) Software

    Dieses Beispiel ist geeignet für SchülerInnen ab der 11. Schulstufe.

    • Aufgabe 1

      Hubschrauberflug


      Abbildung 1: Dorf von oben

      Das Fliegen mit einem Hubschrauber ist ein großartiges Erlebnis. Stell dir vor, dass du mit einem Hubschrauber eine volle Runde im Uhrzeigersinn um ein Dorf fliegst. Das Dorf siehst du in einem Plan von oben in Abbildung 1. 

      In Abbildung 2 unten siehst du das Dorf nochmals. Zusätzlich wird in dieser Abbildung mit Hilfe einer roten Linie deine Flugroute mit dem Hubschrauber dargestellt. Der Startpunkt deiner Flugroute wird als roter Kreis mit der Beschriftung "Start" rechts unten in der Abbildung 2 angegeben. Die beiden roten Pfeile zeigen dir zudem die (im Uhrzeigersinn verlaufende) Flugrichtung.

      Abbildung 2: Hubschrauberroute (rote Linie) und Dorf von oben

      Nun zu deiner Aufgabe:

      Ein Fotograph fliegt im Hubschrauber mit und macht während des Fluges fünf Fotos vom Dorf. Der Drucker druckt die fünf Fotos allerdings nicht in der Reihenfolge aus, wie diese beim Flug geschossen wurden. Zusätzlich verirrt sich ein Foto eines anderen Dorfes zu den fünf Fotos.

      Deine Aufgabe besteht nun darin, die Fotos vom Dorf unten (in der Tabelle 1) in die richtige Reihenfolge zu bringen und das irrümlich hinzugekommende Foto zu identifizieren.


      Foto A
      Foto B
      Foto C
      Foto D
      Foto E
      Foto F
      Tabelle 1


      Tipp: Du kannst dir, mit einem Klick auf die 6 Bilder oben, jedes der Bilder in einem eigenen Fenster öffnen und somit frei am Bildschirm bewegen. Damit kannst du die Bilder gut miteinander vergleichen und schließlich in die richtige Reihenfolge bringen. 

    • Lösungshilfen

      Lösungshilfen zur Aufgabe Hubschrauberflug

      Wenn dir das Lösen der Aufgabe oben schwer fällt, dann kannst du mithilfe der hier angebotenen Lösungshilfen sicherlich gut und leicht die Lösung finden.

      1. Lösungshilfe:

      Wen du das Dorf aus einer allgemeinen Ansicht siehst, erleichtert das deutlich das Lösen der Aufgabe. Daher zeigt dir die Abbildung 3 unten das Dorf aus einer beliebigen allgemeinen Ansicht. Hier kannst du Standorte, von wo aus der Fotograph die Fotos des Dorfes aufgenommen hat, markieren und daruch die richtige Reihenfolge finden.

      Abbildung 3

      2. Lösungshilfe:

      Du kannst dich nun auch virtuell in den Hubschrauber setzen und mit dem Hubschrauber genau die beschriebene Runde vom Startpunkt ausgehend um das Dorf mitfliegen. Scann den QR-Code in Abbildung 4 ein und du gelangst direkt zu einem Video, welches eine Animation des Hubschrauberflugs zeigt.

       

      Abbildung 4

      Die Animation kannst du auch direkt im Video unten sehen und natürlich jederzeit stoppen und beobachten, welches der Bilder in der Aufgabe oben von welchem Standort fotographiert worden ist:

      3. Lösungshilfe:

      Falls du nun noch intensiver mit dem Dorf arbeiten möchtest, um zur Lösung der Aufgabe oben zu kommen, kannst du mithilfe des QR-Codes unten ein interaktives 3-dimenisonales Modell des Dorfes aufrufen.

      Du kannst damit das Dorf frei nach belieben drehen, wenden, zoomen und allgemein bewegen.

      Hinweis: Falls du mit deinem Smartphone oder Tablet das 3D-Modell öffnen und bewegen möchtest, stelle sicher, dass du eine 3d-pdf-reader App installierst hast und die Datei mit dieser App öffnest.

      Du kannst das interaktive 3D-Modell des Dorfes auch unter dem Link www.geometriedidaktik.at/spatialworld/helicopter-flight-3D-4.pdf öffnen. 

      Viel Spaß beim interaktiven Bewegen des Dorfes.

      Abbildung 5

    • Aufgabe 2

      Gestalte dein eigenes Dorf

      Du hast in deinem DG-Unterricht bereits gelernt mit einer 3D-CAD-Software (Computer Aided Design) zu arbeiten.
      Wende deine Kenntnisse bei den folgenden fünf Teilschritten der Aufgabe an:
      1. Gestalte mit dem dir bekannten 3D-CAD-Software ein eigenes Dorf. 
      2. Konstruiere dazu einige Gebäude (Häuser, Scheunen, Kirche(n), ev. auch Straßen und Bäume) und natürlich auch die Grundfläche, worauf das Dorf errichtet ist.
      3. Weitere Zusatzmöglichkeit 1: Belege deine Gebäude und weiteren Objekte (Straßen, Bäume, See, ...) mit realsitischen Materialien.
      4. Weitere Zusatzmöglichkeit 2: Definiere passende Lichtquellen und beleuchte dein Dorf.
      5. Weitere Zusatzmöglichkeit 3: Rendere ansprechende Bilder von deinem Dorf und speichere das gerenderte Ergebnis ab.

      Lass bei dieser Aufgabe deiner Kreativtät freien Lauf.
      Achte aber auch insbesonders darauf, dass sämtliche Objekte und Objektteile geometrisch richtig positioniert sind. (Dass also alle Gebäude und Teilobjekte direkt am Boden stehen und nicht in der Luft schweben, ...) 

    • Zusatz

      Gestalte dein eigenes Fotorätsel

      Du hast nun so wie in der Aufgabe 1 ganz oben ein eigenes Dorf mit Hilfe einer 3D-CAD-Software gestaltet (und ev. die einzelnen Objekte mit Materialien belegt, entsprechende Lichtquellen positioniert und gerenderte Bilder gespeichert.
      Nun kannst du dein eigenes Fotorätsel erstellen:
      - Lege mithilfe einer geschlossenen Kurve eine (fiktive) Hubschruaberflugroute fest.
      - Speichere fünf Bilder deines Dorfes aus jeweils unterschiedlichen Positionen der fiktiven Flugroute.
      - Du kannst die fünf Bilder nun ausdrucken und durchmischen und deinen Sitznachbar nach dem Festlegen einer bestimmten Flugrichtung auf deiner Flugroute und einem konkreten Startpunkt um die richtige Reihenfolge der Bilder fragen. 
      - Wenn dein Nachbar ebenfalls ein eigenes Dorf gestaltet hat, dann könnt ihr euch gegenseitig ein Fotorätsel stellen.

      Zusatzmöglichkeit: Kreiere ein weiteres Dorf und mische ein Bild des neuen Dorfes unter die fünf Bilder deines zuvor erstellen Dorfes. Du hast damit die Ausgnagssituation wie in der Aufgabe ganz oben geschaffen: Fünf Bilder eines Dorfes und zusätzlich ein Bild eines anderen Dorfes. Dadurch wird die Aufgabe noch etwas herausfordernder.

    • Zusatz

      Lösung

      Hier kannst du dir das Bild der Lösung (QR-Code oben) und den Lösungstext (QR-Code unten) ansehen. Du siehst somit klar, in welcher Reihenfolge die Bilder aufgenommen wurden und zudem, welches Bild nicht dieses Dorf zeigt.





      Hast du die Lösung auch ohne die beiden QR-Code-Lösungen gefunden?

  • Metadaten

    Informationen für Lehrkräfte

    Fachbezug Darstellende Geometrie und Fächer, die sich mit "Raum" beschäftigen (Bildnerische Erziehung, Geographie, ...)
    Bezug zum
    Fachlehrplan

    Bildungs-und Lehraufgabe:
    - die Darstellende Geometrie bildet eine Brücke zwischen realen Objekten der Umwelt und idealisierten räumlichen Modellen und ermöglicht die Übertragung von der Realität in die räumliche Vorstellung
    - das Arbeiten mit abstrahierten und virtuellen geometrischen Objekten fördert im hohen Maße das räumliche Vorstellungsvermögen
    - die Weiterentwicklung der Raumvorstellung und die Förderung des Raumdenkens

    Didaktktisch Grundsätze:
    - Das räumliche Vorstellungsvermögen wird vor allem geschult, wenn Lösungsstrategien anhand der räumlichen Gegebenheiten – nach Möglichkeit am Originalobjekt oder an einem Modell – erarbeitet werden. Durch die Beschäftigung mit raumgeometrischen Aufgaben wird die algorithmische Denk- und Problemlösefähigkeit gefördert.

    Bildungs- und Lehraufgabe, Lehrstoff 11. und 12. Schulstufe:
    - Einsetzen der Raumvorstellung bei der Bearbeitung von raumgeometrischen Aufgabenstellungen
    - Entwickeln, Vertiefen und Strukturieren des konstruktiven Raumdenkens durch die Beschäftigung mit geometrischen Fragestellungen
    - Lesen und Herstellen von Rissen räumlicher Objekte

    (Quelle: https://www.ris.bka.gv.at/ unter "Bundesrecht konsolidiert: Gesamte Rechtsvorschrift für Lehrpläne – allgemeinbildende höhere Schulen")
    Schulstufe Ab der 11. Schulstufe
    Zeitaufwand 1-2 Unterrichtseinheiten
    Handlungsdimensionen

    - Analysieren, Modellbilden und Planen (H1)
    - Operieren (H2)

    (siehe Kompetenzmodell des Faches Darstellende Geometrie, welches im Lehrplan im Absatz "Kompetenzmodell für Darstellende Geometrie" veröffentlicht ist. Erreichbar unter https://bildung.bmbwf.gv.at/schulen/unterricht/lp/lp_ahs_oberstufe.html oder direkt https://www.ris.bka.gv.at/ unter "Bundesrecht konsolidiert: Gesamte Rechtsvorschrift für Lehrpläne – allgemeinbildende höhere Schulen".)
    Digitale Kompetenzen
    4. Mediengestaltung
    4.2 Digitale Medien produzieren
    4.2.1 Schülerinnen und Schüler erleben sich selbstwirksam, indem sie digitale Technologien kreativ und vielfältig nutzen.

    8. Computational Thinking
    8.2 Kreative Nutzung von Programmiersprache
    8.2.1 Schülerinnen und Schüler erstellen einfache Programme oder Webanwendungen mit geeigneten Tools, um ein bestimmtes Problem zu lösen oder eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen.
    Anmerkung Material- und Medienbedarf:
    - Computer mit einem installierten (didaktischen oder professionellen) Computer Aided Design (CAD) Programm
    - Zum Betrachten der Animation und des interaktiven 3D-Modells: Tablet oder Smartphone mit einem installierten QR-Code-Reader und einer 3d-pdf-Reader-App.