Zimmerleute: Statik

Einführung 

Dieses Projekt baut auf dem erfolgreichen Einsatz von DUAL-T Technologien in Berufsschulen fuer Zimmerleute auf. Das Video zeigt einen Pilotversuch einer Aktivität welche die Belastung eines Dachstockes (z.B. durch Wind oder Schnee) sichtbar machen kann.

Angehende Zimmerleute absolvieren eine vierjährige Ausbildung welche aus einem Tag Berufsschule und vier Tagen am Arbeitsplatz besteht. Weiterführende Ausbildungen (z.B. zum Vorarbeiter) schliesst ein vertieftes Verständnis des Designs und strukturellen Stabilität von Dächern ein. Durch diese vertiefte Ausbildung sowie berufliche Erfahrungen entwickeln erfahrene Zimmerleute ein konzeptuelles Verständnis für die Statik von Gebäuden. Ein solches konzeptuelles Verständnis an Lehrlinge zu vermitteln kann die Sicherheit am Arbeitsplatz verbessern sowie auf spätere höhere Qualifikationen vorbereiten. Zimmerleute sind keine Baustatiker aber sie sollten dennoch in der Lage sein die Statik eines Gebäudes zu erfassen. Lehrlingen ein solches konzeptionelles Verständnis zu vermitteln ist schwierig. Erstens können sie baustatische Konzepte am Arbeitsplatz nicht testen. Zweitens steht in der Berufsschule oft nur wenig Zeit für das Thema Statik zur Verfügung. Drittens ist der Ansatz in der Berufsschule oft mathematisch-abstrakt was eine konzeptionelle Anwendung am Arbeitsplatz erschwert.

Der “Tangible” Ansatz

Untere Lerntechnologie benutzt ein “Tangible User Interface” (TUI) welches physische Objekte zur Kontrolle virtueller Darstellungen verwendet. Das Tangible Interface bietet Lehrlingen ein vertraute Interaktion (z.B. das Zusammenfügen von Stäben) und einen einfachen Weg virtuelle Modelle zu erstellen. 

Figure 1. Der Bausatz

Each structure is made with plastics rods connected together with plastics connectors. The different kinds of connectors enable the construction of 3D structures with angles of multiple of 45° in all three directions. To apply a force, weights or dynamometer can be used. The whole structure is screwed to a wooden plate to have a stable basement. To visualize the applied forces as a form of immediate feedback, a compression spring is used along with a millimeter ruler as shown below.

Figure 2. Eine Kompressionsfeder.

Arbeitsblatt für Lehrlinge

Das Arbeitsblatt hat Markierungen welche von der Videokamera erkannt werden können. Die Aktivität (siehe Film) besteht aus einer ersten Aufgabe (Konstruktion und Test der Struktur), einer theoretischen Übung (Reflexion zur Verbindung der Beobachtungen mit theoretischen Konzepten) und einer zweiten Aufgabe (Anwendung der theoretischen Konzepte).

Der virtuelle Teil

Figure 3. Ein Lehrling validiert ob die Struktur bereit ist für einen Stresstest

Das virtuelle Interface erlaubt Lehrpersonen Aktivitäten zu verschiedenen Strukturen und theoretischen Konzepten zu erstellen. Das System basiert auf dem Ansatz dass Strukturen mit gleichen Verbindungen Darstellungen aus der gleichen Sichtweise entsprechen. Die zwei weissen Markierungen im Video helfen bei der Orientierung der Struktur in die gesuchte Sichtweise. Der Lehrling kann seine/ihre Antworten überprüfen indem er/sie einen Marker vor die Kamera hält. Die Lösung wird dann am Bildschirm angezeigt.

Wenn ein Marker vor die Kamera gehalten wird macht das System ein Photo der Struktur welche mit einem Referenzbild verglichen wird. Die Technologie benötigt keine besondere Hardware (ausser einer handelsüblichen Webcam).