Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik (BioVT)

iLAB-Forscherkisten

Der Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik hat unter der Leitung der BioVT im Jahr 2019 in Kooperation mit den Kinderforschern aus Hamburg  vier Forscherkisten (Experimentierkisten) unter dem Motto „iLAB-Explore mechanical & process Engineering“ entwickelt.

Das Angebot wurde mittlerweile ausgeweitet. Diese Seite informiert über die Inhalte und vielfälftigen Einsatzmöglickeiten.

 

  • Die Forscherkisten können von Lehrkräften für den Schulunterricht (Klasse 9-13) ausgeliehen  werden.
  • Das Lehrgebiet Bioverfahrenstechnik bietet für Lehrkräfte eine Fortbildungsveranstaltung  an, auf welcher der Einsatz der Forscherkisten im Unterricht anhand praktischer Beispiele erläutert wird.
  • Das Lehrgebiet Bioverfahrenstechnik bietet iLAB-Workshops  von Studierenden für Schüler*innen in den Schulen an
     
  • Für TU-Net-Schulen bieten wir an, das Konzept der iLAB-Forscherkisten als Roadshow  direkt an der Schule für die Lehrkräfte vorzustellen
  • Die Seite  iLab-digital bietet Info-Filme zu den einzelnen Forscherkisten

Pflanzenzellkultivierung: Mit Biotechnik zur modernen Pflanzenzüchtung

Wie funktioniert die moderne Pflanzenzellkultivierung?

Einen Einblick dazu bietet die Forscherkiste “Mit Biotechnik zur modernen Pflanzenzüchtung” mit welcher das Wachstum von Pflanzenzellen auf Agarplatten erforscht werden kann.

Die Schüler*innen lernen zunächst Ziel und Nutzen der modernen Pflanzenzellkultivierung kennen und arbeiten anschließend mit auf Agarplatten kultivierten Basilikumzellen. Nach einer zweiwöchigen Kultivierung unter verschiedenen Belichtungsbedingungen stehen analytische Untersuchungen an. Zum einen wird die gebildete Biomasse durch Auswiegen bestimmt; des Weiteren steht bei einer photometrischen Messung die Bestimmung des Chlorophyllgehaltes als Maß für die Photosyntheseleistung im Fokus. In der Auswertung vergleichen die Schüler*innen das Wachstum und die Photosyntheseleistung bei den unterschiedlichen Kultivierungsbedingung.

DIESE FORSCHERKISTE IST AKTUELL IM AUFBAU UND KANN IN KÜRZE AUSGELIEHEN WERDEN

 

Die Forscherkiste wurde im Projekt ARWIN im Rahmen von U.EDU entwickelt.

Das Vorhaben "U.EDU: Unified Education - Medienbildung entlang der Lehrerbildungskette" wird im Rahmen der gemeinsamen "Qualitätsoffensive Lehrerbildung" von Bund und Ländern aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert. 

 

Biotechnologie erlebbar machen - Beobachtung des Algenwachstums mit einem Selbstbau-Photometer

Mit dieser Experimentierkiste lernen die Schüler*innen wie Mikroorganismen in sogenannten Bioreaktoren kultiviert werden können. Dabei können sie selbst einen Bioreaktor aufbauen und eine Alge darin kultivieren. Zusätzlich können sie mit einem Photometer das Algenwachstum überprüfen. Das hierzu verwendete Photometer basiert auf einer Physical-Computing-Plattform (Arduino) und ist eine Entwicklung der Firma
desklab. Es muss zuerst von den Schüler*innen zusammengebaut werden. Dies fördert das Verständnis sowohl für die Elektronik als auch die photometrische Messung.

Von der Hefe zu den Bio- und Chemieingenieurwissenschaften an der RPTU

Was benötigt Hefe zum Wachstum oder warum geht Hefeteig? Dieser Frage wird mithilfe der Experimentierkiste nachgegangen. Dabei werden die Versuche mal bei unterschiedlichen Temperaturen, mal mit unterschiedlichen Zuckerkonzentrationen durchgeführt. Außerdem wird der  Einfluss der Zuckerart, des Lösungsmittels (Wasser/Öl) und die Auswirkung beim Zusatz von Salz untersucht.

Vom Hubschrauberdesign zum Maschinenbau an der RPTU

Am Beispiel eines Hubschraubermodells wird das Zeichnen auf Isometriepapier und das Zeichnen mittels eines 3D-CAD-Programms (Sketch-Up) gelernt. Zusätzlich wird auf die Bedeutung von Plänen bei der Herstellung von Produkten eingegangen.

Vom Maschinen-Selbst-Bauen zum Maschinenbau an der RPTU

Die Experimentierkiste enthält ein Baukastensystem, welches es ermöglicht, Maschinen, mit unterschiedlichen Getrieben zusammenzubauen und deren Vor- und Nachteile einander gegenüberzustellen. Es werden Grundbegriffe wie  Welle, Nabe, Übersetzungsverhältnis ebenso kennengelernt wie physikalische Zusammenhänge (Drehrichtungen, Umdrehungsgeschwindigkeiten bei Getrieben). In einem weiteren Versuch werden Elektromotor und Generator verglichen.

Von Strömungen zur Energie- und Verfahrenstechnik an der RPTU

Mit dieser Experimentierkiste erfahren die Schüler*innen, wie Forscher*innen und Ingenieur*innen vorgehen, wenn sie eine Strömung, die sie nicht sehen können, untersuchen wollen. Die Schülerinnen und Schüler können sich durch den Vergleich zweier umströmter Formen Gedanken zu windschnittigen Formen machen. Außerdem werden sie dazu angeregt, Phänomene aus dem Alltag wahrzunehmen, zu hinterfragen und zu erforschen (z.B. warum hat der Golfball Dellen?).

Bunte Vielfalt in Mikro- und Makroalgen –

Quantifizierung von Photopigmenten und Phycobiliproteinen

Schon bereits etablierte Versuche zur Fest-Flüssig-Extraktion von Photopigmenten aus Zellen höherer Pflanzen eröffnen den SchülerInnen deren bunte Vielfalt und rücken das Blatt als Organ der Photosynthese in den Fokus. Analog zu diesen Methoden werden in dieser Experimentierkiste Photopigmente und Phycobiliproteine aus den phototrophen Mikro- und Makroalgen gewonnen und mit einem Photometer vermessen.

Ziel ist es, den Wissenshorizont der Schülerinnen und Schülern durch die Erläuterung von Struktur-Funktions-Beziehung von photosynthetisch aktiven Strukturen in phototrophen Mikro- und Makroalgen zu erweiterten. Zu diesem Zweck wurden einfach durchzuführende Experimente mit einer Unterrichtsreihe entwickelt, die den Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufe II die bunte Welt der Photopigmente und Phycobiliproteine näherbringen sollen.

Neben den grünen Chlorophyllen und den gelb- orangefarbenen Carotinoiden in Pflanzen haben Cyanobakterien und Rotalgen zusätzliche Lichtantennenkomplexe entwickelt, die sogenannten Phycobilisome, die aus verschiedenen Phycobiliproteinen (blau: C-Phycocyanine und Allophycocyanin; rot: Phycoerythrine) bestehen. Mikro- und Makroalgen und deren Bedeutung im Hinblick auf den Klimawandel öffnen so neue Felder an Lehr-Lern-Kontexten und Relevanzen zur Verknüpfung der „Sustainable Development Goals“ (SDGs) im naturwissenschaftlichen Unterricht.

 

DIESE FORSCHERKISTE IST AKTUELL IM AUFBAU UND KANN IN KÜRZE AUSGELIEHEN WERDEN

 

Hier finden Sie demnächst einen Infofilm zu Material und theoretischem Inhalt in der Forscherkiste "Bunte Vielfalt"

Photometrische Gewässeranalyse

Gewässer sind als vielfältige Ökosysteme elementare Bestandteile der Natur, die durch Schüler*innen nicht nur direkt erlebt, sondern auch untersucht werden können.

Im Fokus des GewässerCampus-Projekts stehen Unterrichtsreihen mit integrierter Exkursion zu einem ortsnahen Gewässer. Ziel ist es, aquatische Ökosysteme (See oder Fluss) in Schulnähe sowie die Parameter, die zur Beurteilung der Gewässergüte herangezogen werden, näher kennenzulernen und diese mit naturwissenschaftlichen Arbeitsmethoden im Feldversuch selbstständig zu erforschen. In einem Kooperationsprojekt mit desklab wurden die dafür notwendigen Werkzeuge und Unterrichtsmaterialien entwickelt.

Die GewässerCampus-Experimentierkiste enthält alle für die Durchführung der anstehenden Messungen erforderlichen Gebrauchsmaterialien und Reagenzien. In Kombination mit portablen und speziell für den Einsatz an Schulen entwickelten Photometern (ebenfalls Bestandteil der Experimentierkiste) können durch die Nutzung vorbereiteter Kalibrationen verschiedene Parameter wie der pH-Wert des Gewässers und die Konzentrationen an Ammonium, Nitrat, Nitrit, Sulfat, Phosphat und quantitativ bestimmt werden. Außerdem gibt es zusätzlich die Möglichkeit die Gewässerstrukturgüte und den Saprobienindex zu untersuchen. Die Strukturierung der Materialien in der Experimentierkiste und die anschaulichen Anleitungen zu den Versuchsdurchführungen ermöglichen selbstständiges Arbeiten der Schüler*innen in Gruppenarbeit. Die Ergebnisse der Messungen werden anschließend im GewässerCampus-Online-Portal eingetragen. Hier können die Schüler*innen ihre eigenen Messwerte veröffentlichen und mit bereits vorhandenen Messdaten vergleichen.

Naturnahe Begegnungen, forschendes Lernen im Feld und das wissenschaftspropädeutische Arbeiten in den entwickelten Unterrichtskonzepten setzen Bezüge zur Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) und tragen somit auch dazu bei, die Schüler*innen für die Naturwissenschaften zu begeistern und für die Einflüsse des gesellschaftlichen Handelns auf die Umwelt zu sensibilisieren.

 

Diese Experimentierkiste enthält sämtliche Materialien die für die photometrische Gewässeranalyse im Rahmen des Projekts GewässerCampus  benötigt werden.

Das Projekt GewässerCampus wird durch die gemeinnützige desklab UG (haftungsbeschränkt) in Zusammenarbeit mit dem Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik der RPTU (Standort Kaiserslautern) durchgeführt und durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt finanziell gefördert. 

Nähere Informationen zum Projekt sind zu finden unter https://gewaessercampus.de/

Hier finden Sie demnächst einen Infofilm zu Material und theoretischem Inhalt in der Forscherkiste "Photometrische Gewässeranalyse"

Sie möchten eine oder mehrere der Experimentierkisten ausleihen? Dann kontaktieren Sie uns.

Nähere Informationen zur Ausleihe der Experimentierkisten finden Sie hier.

Sie können auch direkt die  Bestellanforderung im  pdf-Format  oder imWord-Format  ausfüllen und per E-Mail  an uns senden. Wir werden uns dann mit Ihnen in Verbindung setzen.

 

Kontakt:

Dipl. Ing. (FH) Melanie Roth

Tel. 0631/205-5222

Fax: 0631/205-4312

E-Mail: melanie.roth(at)rptu.de

 

 

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