Die Welt erleben, Welten rekonstruieren – Erzeugung von 3D-Modellen mit eigenen Kameraaufnahmen
Dieses Thema richtet sich an Lehrkräfte für Physik, Mathe und Informatik.
Seine eigene Welt konstruieren? Geht das überhaupt? Klar, im Bereich der klassischen Naturwissenschaften und heute der sogenannten MINT-Fächer geht es typischerweise auch um die sogenannte Modellbildung. Nur werden die naturwissenschaftlichen Modelle später in Forschung und Anwendung genutzt, um Voraussagen zu Prozessen in unserer Umwelt machen zu können. Das bedeutet, aus einem beobachtenden Prozess wird zunächst ein erprobender, bald darauf ein verstehender und schließlich ein konstruierender Vorgang. Durch technologische Fortschritte geschieht dies nicht mehr nur mit den Augen, wir nutzen heute vor allem digitale Kameras für unsere Fotos und Videos. Das bietet auch den Vorteil, dass man nicht nur auf Erinnerung angewiesen ist und – mit Hilfe eines Computers – kann man auch technische Daten aus den Bildern gewinnen. Dies ist die oben benannte Beobachtung und auch schon ein wenig Analyse. Die Rekonstruktion eines Teils seiner Umgebung, sei es das eigene Zimmer, ein Skater-Park oder auch ein Gebirgszug, können mit Hilfe der Analyse durch einen 3D-Drucker wieder erzeugt werden. Ist das nur Spielerei? Manchmal bestimmt, aber es kann auch der Beginn einer Analysearbeit sein. Stellt euch vor, ihr habt einen Parcour als 3D-Modell und wollt den optimalen Weg herausfinden. Mit dem Modell geht das, denn es gibt maßstabsgetreu die Größen- und Distanzverhältnisse zueinander wieder. Da geht dann für kleine und große Forscher:innen der „Spaß“ erst richtig los.
Unser Ansatz soll es sein, mit einer mobilen Kamera, zum Beispiel von eurem Smartphone oder einem Tablet, eine Aufnahme von einem Gegenstand oder einem Raum zu machen. Dafür gibt es viele Programme und manche davon können auch schon die Daten für einen 3D-Drucker ausgeben. Die Kunst wird es sein herauszufinden, wann man eine gute Datenaufnahme gemacht hat. Dieser teil ist für Naturwissenschaftler:innen sehr wichtig: verstehen, wann eine Aufnahme oder ein Experiment gelungen ist – und wie man das „merkt“, ohne Ergebnisse berechnet zu haben. Wenn dann Zufriedenheit herrscht, kann man das Ganze einem 3D-Drucker übergeben und sein Modell drucken lassen. Und das ist nicht das Ende, jetzt geht es erst richtig los – ihr fragt euch danach garantiert, wie ihr besser aufnehmen könnt, welche Programme und Kameras benutzt werden sollten und bei welchen Objekten der Druck noch dem Original am ähnlichsten ist. Mit diesem Projekt stellt ihr euch alle Fragen wie Forscher:innen in der Industrie oder an der Universität – aber euer Labor ist der Klassenraum!
Mögliche Fragestellungen
- Welche Modelle kennt ihr und wofür benutzt ihr sie?
- Welche Art von Modellen hättet ihr gerne zur Verfügung?
- Welche Vorteile bieten Modelle, welche Nachteile haben sie?
- Welche digitalen Medien habt ihr in der Schule schon benutzt?
- Wie kann man mit Bild- oder Grafiksoftware überhaupt die Ausdehnung von Objekten feststellen?
- Welches Rätsel aus eurem Alltag würdet ihr gerne mit einer 3D-Simulation lösen?
Wissenschaftliche Partner
Betreuung des Schulteams durch
Andreas Junk
Foto: privat
Dr. Andreas Junk forscht an der Europa-Universität Flensburg in der AG Physik vor allem zur Entstehungsgeschichte stereoskopischer Betrachter und Messinstrumente. Diese Instrumente nutzen sowohl physikalische Effekte, als auch individuelle physiologische und psychologische Eigenarten des Beobachters aus. In seinen jüngsten Vorträgen und Veröffentlichungen hat er die Entstehung gängiger Bauformen bis zum heutigen Tag und die technische Entwicklung aufgearbeitet. Im Moment steht der Nachbau eines Entfernungsmessers nach historischem Vorbild im Vordergrund, mit dem auch entsprechende Messungen vorgenommen werden sollen.
Ihr Kontakt
Tel: 0431-8814 664
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