Unterrichtsprojekt : „Kyub“ will digitales und analoges Lernen verbinden

Wie können digitale Medien den Unterricht voranbringen und ein Mehrwert fürs Lernen sein? Ein am Hasso-Plattner-Institut in Potsdam entwickeltes Softwaresystem will Schulen dabei neue Möglichkeiten eröffnen: Mit „Kyub“ können Schülerinnen und Schüler Objekte digital entwickeln und manuell zusammenbauen – innerhalb einer Unterrichtsstunde. Die Grace-Hopper-Gesamtschule im brandenburgischen Teltow hat das System getestet und will es noch in diesem Schuljahr im Lehrplan implementieren.

Annette Kuhn 21. September 2021 Aktualisiert am 25. September 2021
Kyub
Roman von der Grace-Hopper-Gesamtschule in Teltow baut aus den Teilen, die der Laser-Cutter nach seinem selbst entworfenen Modell zugeschnitten hat, einen Bluetooth-Lautsprecher zusammen.
©Grace Hopper Gesamtschule

Alexander Otto war einfach sitzen geblieben, als die Veranstaltung im Hasso-Plattner-Institut (HPI) vorbei war. Der Schulleiter der Grace-Hopper-Gesamtschule im brandenburgischen Teltow hatte fasziniert zugehört, als Patrick Baudisch, Professor für Informatik im Fachbereich „Human Computer Interaction“ am HPI das dort entwickelte „Kyub“-Projekt vorstellte. „Ich dachte: Das ist genau das, was unsere Schule braucht“, erzählt er zwei Jahre später im Gespräch mit dem Schulportal.

Otto war damals nach dem Vortrag sitzen geblieben, weil er wissen wollte, ob und wie sich „Kyub“ in der Schule umsetzen lasse. Heute ist die Grace-Hopper-Schule die erste, an der das System zum Einsatz kommt.

Vielleicht ist das kein Zufall. Die staatliche Gesamtschule, die es erst seit drei Jahren gibt, ist so etwas wie eine Vorreiterschule in Sachen Digitalisierung in Brandenburg. 2020 wurde ihr der Titel „Digitale Schule“ verliehen, für ihre vorbildliche Implementierung digitaler Konzepte, für ihre digitale Ausstattung, für die Qualifizierung der Lehrkräfte. Mit „Kyub“ will Otto diese Entwicklung weiter vorantreiben.

In einer Unterrichtsstunde dreidimensionale Modelle entwickeln und bauen

Der Name „Kyub“ liest sich wie ein Rechtschreibfehler, weil er wie „Cube“, Würfel, ausgesprochen wird. Und der Würfel ist auch gemeint. Er ist der Ausgangspunkt für das Softwaresystem, das auf jedem Webbrowser läuft. Ähnlich wie beim Computerspiel „Minecraft“ lassen sich über würfelförmige Elemente mit einer Software dreidimensionale Modelle entwickeln und konstruieren. Die „Kyub“-Software zerlegt diese Modelle in zweidimensionale Teile und lässt sie von einem sogenannten Laser-Cutter aus Platten ausschneiden. Die Daten für den Zuschnitt bekommt die Fertigungsmaschine auch über die „Kyub“-Software. Die fertigen Bauteile werden dann, im letzten Schritt, manuell zu dreidimensionalen Objekten zusammengesetzt. Die Laser-Cutter können zum Beispiel Holz, aber auch andere Materialien wie Kunststoff, Metall, Leder oder Textilien verarbeiten.

 

Das Ganze beginnt mit dem Gestalten im Digitalen, die Entwürfe werden dann mit einer Art digitaler Laubsäge gefertigt: dem Laser-Cutter.
Patrick Baudisch, Professor für Informatik am Hasso-Plattner-Institut, Potsdam

„Das System passt genau zu unserer Philosophie: Wir wollen Kinder produktorientiert und fächerübergreifend arbeiten lassen, und sie sollen dabei konkrete Probleme lösen“, erklärt Schulleiter Alexander Otto. Und Patrick Baudisch ergänzt: „Wir machen Projekte, die digital beginnen und an deren Ende ein physisches Ergebnis steht“, erklärt Baudisch: „Das Ganze beginnt mit dem Gestalten im Digitalen. Die Entwürfe werden dann mit einer Art digitaler Laubsäge gefertigt: dem Laser-Cutter. Danach wird es physisch, denn im Unterschied zum 3-D-Drucker kommt aus dem Laser-Cutter kein fertiges Objekt heraus, sondern es muss erst noch zusammengebaut werden.“

Neben Konstruktion und Bau vermittelt „Kyub“ auch theoretische Lerninhalte

Kyub Lehrerin baut Cajón
Lehrkräfte der Grace-Hopper-Gesamtschule probieren im Hasso-Plattner-Institut selbst aus, wie das „Kyub“-System funktioniert.
©HPI

Alexander Otto kam nach dem ersten Gespräch mit Baudisch schon drei Tage später wieder – diesmal mit acht Lehrerinnen und Lehrern seiner Schule, denen er das Projekt zeigen wollte. Zusammen sind sie in die Rolle der Schülerinnen und Schüler geschlüpft und haben „Kyub“ selbst ausprobiert.

Innerhalb einer Stunde haben sie acht individuelle Versionen einer „Cajón“, einer einfachen Trommel, entwickelt, dann an einem Vormittag gebaut, gespielt und klangtechnisch analysiert. Dabei haben sie erfahren, was sich alles bei der Entwicklung und dem Bau dieses Musikgeräts im Unterricht vermitteln lässt.

Denn „Kyub“ will nicht nur ein System sein, mit dem sich auf einfache Weise Produkte kreieren und bauen lassen, sondern es will auch dazu anregen, neue Lerninhalte zu entwickeln.

„Beim Bau ihrer individuellen Cajóns beschäftigen sich Schülerinnen und Schüler nicht nur mit dem physischen Bauen, sondern zum Beispiel auch mit Physik und dem Verfahren zum Überprüfen einer Hypothese“, erklärt Baudisch. „Als wir das Format Anfang des Jahres das erste Mal ausprobiert haben, haben die Teilnehmer nicht nur gestaltet und gebaut, sondern auch Fragen des Klangspektrums bearbeitet.“

Es reicht ja nicht, einfach nur eine schlaue Maschine hinzustellen. Das Zentrale sind die durchdachten Lerninhalte.
Alexander Otto, Schulleiter an der Grace-Hopper-Gesamtschule in Teltow

Da alle Teilnehmer individuelle Instrumente gebaut haben, konnten die Teilnehmer durch paarweise Vergleiche nachvollziehen, welche Änderung im Aufbau welche Änderung im Klang nach sich zieht. Eine Teilnehmerin habe beispielsweise eine längere Cajón gebaut, und alle Teilnehmer hätten Prognosen abgegeben, wie sich der Klang durch die zusätzliche Tiefe verändert. Diese Prognose hätten die Teilnehmer am Ende der Stunde dann direkt am fertigen Objekt überprüft – was oft zu überraschenden Einsichten geführt habe.

Die Veränderung eines Parameters – wie eben die Tiefe der Cajón – sei aber nur eine mögliche Aufgabenstellung. Viele verschiedene Fragestellungen seien denkbar, zu denen die Schülerinnen und Schüler dann Problemlösungsstrategien entwickeln können, davon ist Schulleiter Otto überzeugt: „Es reicht ja nicht, einfach nur eine schlaue Maschine hinzustellen. Das Zentrale sind die durchdachten Lerninhalte.“ Digitales Lernen dürfe niemals Selbstzweck sein. Und aus seiner Sicht brauche es dafür auch nicht ein Fach Medien oder Technik, sondern Digitalität müsse in alle Fächer hineinwirken.

Eine Klasse hat schon Bluetooth-Lautsprecher mit „Kyub“ gebaut

Je nach Alter der Schülerinnen und Schüler sollen dabei auch komplexe Produkte entstehen. Baudisch arbeitet mit seinem Team gerade daran, wie mit „Kyub“ spielbare Gitarren, flugfähige Modellflugzeuge und tragfähige Möbel gebaut werden können. Auch diese Objekte sollen zukünftig in Schulen verwirklicht werden.

Die Schülerinnen und Schüler der Grace-Hopper-Schule haben bereits das erste Pilotprojekt mitgemacht und einen Bluetooth-Lautsprecher gebaut. Innerhalb eines halben Tages hat jeder einen individuell gestalteten Lautsprecher am Tablet konstruiert und dabei auch die Benutzung der Software erlernt, und am zweiten halben Tag haben die Kinder daraus einen funktionstüchtigen Lautsprecher gebaut. „Schön ist, dass keine Spielzeuge oder Staubfänger entstehen, sondern tatsächlich benutzbare Objekte“, sagt Otto. Aktuell werden an der Grace-Hopper-Gesamtschule über „Kyub“ CO2-Messgeräte gebaut – ein Lehrinhalt, den ein Lehrer der Schule selbst entwickelt hat.

Kyub Gitarre
Patrick Baudisch (l.) entwickelt mit seinen Studenten und Mitarbeitern neue Möglichkeiten zum Einsatz von Kyub. Hier werden Gitarren entworfen und gebaut.
©Kay Herschelmann

In Zusammenarbeit mit dem „Kyub“-Team entwickelt das Kollegium gerade weitere konkrete Lerninhalte für die verschiedenen Klassenstufen und Themen, wobei vor allem fächerübergreifende Projekte angedacht sind. Baudisch und sein Team nehmen für die jeweiligen Anforderungen bei Bedarf Anpassungen an der Software vor, und das Team übernimmt auch die Fortbildung der Lehrkräfte.

Der Landkreis fördert die Umsetzung von „Kyub“ an der Schule

Die Grace-Hopper-Gesamtschule wird nun als erste Schule das „Kyub“-System einsetzen und im Rahmen dessen drei Laser-Cutter bekommen. Gefördert wird die Anschaffung der Maschinen und des Systems durch den Landkreis Potsdam-Mittelmark. Und wenn es nach Schulleiter Alexander Otto geht, soll „Kyub“ dann zukünftig den Unterricht an seiner Schule maßgeblich prägen. Noch in diesem Schuljahr soll es losgehen.

Zugleich will der Landkreis mit der Anschaffung von „Kyub“ auch die Netzwerkarbeit der Schulen im Kreis vorantreiben. Denn natürlich bringt die Gesamtschule in Teltow die Maschinen nicht allein rund um die Uhr zum Laufen. Darum wird die Grace-Hopper-Schule ihre Türen auch für andere Schulen im Kreis öffnen und sie die Schneidemaschinen mitnutzen lassen. Das ist auch Teil der Auflagen, die mit der Förderung verknüpft sind.

Die Schule erhofft sich damit aber nicht nur eine organisatorische Zusammenarbeit, sondern im besten Fall auch eine gemeinsame Entwicklung von Unterrichtsinhalten. Ob dies über „Kyub“ tatsächlich so gut gelingt, wie es sich der Schulleiter wünscht, soll auch wissenschaftlich überprüft werden. Eine Evaluation ist bereits geplant.

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  • Wie „Kyub“ funktioniert, zeigt dieses Video, bei dem Schülerinnen und Schüler der Gesamtschule in Teltow Bluetooth-Lautsprecher bauen:
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  • Bevor die Schülerinnen und Schüler erste Erfahrungen mit „Kyub“ gemacht haben, sind die Lehrkräfte der Grace-Hopper-Gesamtschule ins Hasso-Plattner-Institut gekommen und haben dort mit Hilfe von „Kyub“ Cajons gebaut. Dabei ist dieses Video entstanden.
  • Wer „Kyub“ mal ausprobieren will, hat dazu Ende November auf dem Deutschen Schulleitungskongress Gelegenheit oder im März auf der didacta in Köln. Oder auf Nachfrage an schule@kyub.com