Unterrichtsreihe

Avocado-Boot

Keimhilfe aus dem 3D-Drucker

In diesem Projekt bekommt ihr am Beispiel der Avocado ein Bewusstsein zu den Transportwegen von Nahrungsmitteln und den daher gehenden Auswirkungen auf die Umwelt! Nach einer Einführung in das Programm Tinkercad könnt ihr eine Keimhilfe, das Avocado-Boot, für einen Avocado-Kern mit dem 3D Drucker erstellen und eure eigene Avocado-Pflanze ziehen.

Grundschule
Leicht
Unterrichtsreihe

Dieses Projekt bezieht sich auf das globale Nachhaltigkeitsziel 13 (Maßnahmen zum Klimaschutz). Deine Schüler*innen bekommen am Beispiel der Avocado ein Bewusstsein zu Transportwegen & Anbau von Nahrungsmitteln und deren Auswirkungen auf die Umwelt. Nach einer Einführung in das Programm Tinkercad könnt ihr mit dem 3D-Drucker eine Keimhilfe für einen Avocado-Kern in Form eines Boots erstellen und damit eure eigene Avocadopflanze ziehen. Für die Umsetzung des Projektes werden keine Vorkenntnisse benötigt.

Die Materialien richten sich an Lehrpersonen in der Grundschule der 4.-6. Klasse. Das Projekt kannst du aber auch z.B. in Bibliotheken oder Jugendzentren umsetzen.

Im Folgenden erhältst du:

  • Einen beispielhaften Unterrichtsablauf für 2 Einheiten à 90 Minuten (oder aufgeteilt auf einen Projekttag)
  • Unterrichtsmaterialien zum Thema Nachhaltigkeit
  • Lernkarten und Video Tutorials zu 3D Druck und Tinkercad
  • Ideen für fächerverbindendes, projektbasiertes Lernen

Die Schülerinnen und Schüler können:

  • ihr Bewusstsein für ökologische Herausforderungen gewöhnlicher Lebensmittel schärfen
  • eine Lösungsidee mit Hilfe eines digitalen Werkzeuges entwickeln
  • mit der 3D-Modellierungsprogramm Tinkercad arbeiten
  • die Funktionsweise von 3D-Druckern verstehen
  • ihr Avocado-Boot kreativ personalisieren

Material pro 2er-Team:

Die aufgeführten Kompetenzbereiche orientieren sich an den Vorgaben Kompetenzen in der digitalen Welt der Kultusministerkonferenz.

CAD

Tinkercad Lernkarten

Lernkarten

Bastelbogen

Avocado-Boot

Arbeitsblatt

Arbeitsblatt

Avocado – Top oder Flop?

Arbeitsblatt

Informationsblatt

Avocado-Facts

Arbeitsblatt

Ablauf

Phase 1: Avocados – Transportwege

Dauer: 45 min
Ziel: Recherche zur CO2-Bilanz von Lebensmitteln

Direkt zu Phase 1

Phase 2: Tinkercad kennenlernen

Dauer: 90 min
Ziel: Funktionsweise des 3D-Modellierungsprogramms Tinkercad erlernen und kleine Aufgaben lösen

Direkt zu Phase 2

Phase 3: Avocado-Boot drucken

Dauer: 45 min
Ziel: Avocado-Boot personalisieren und drucken

Direkt zu Phase 3

Phase 1: Transportweg einer Avocado

⏰ insg. 45 min


Vorbereitung (pro 2er Team) 

Tipp: Um Papier zu sparen, können die Arbeitsblätter auch online aufgerufen werden. Erstelle hierfür am besten einen QR-Code.

Informationsblatt

Avocado-Facts

Arbeitsblatt

Arbeitsblatt

Avocado – Top oder Flop?

Arbeitsblatt

Einführung

⏰  5 min

1. Gib deinen Schüler*innen zu Beginn einen Kurzüberblick über das ganze Projekt:

  • Erster Teil – Transportwege einer Avocado verstehen
  • Zweiter Teil – Tinkercad kennenlernen und
  • Dritter Teil – Avocado-Boot drucken

Tipp: Für den Kurzüberblick eignet sich das Projektvideo oder ein selbstgebauter Prototyp.

2. Vorstellung des Ziel der heutigen Stunde: Beantwortung der Fragen: Wie wachsen Avocados? Wie reisen sie nach Europa und warum ist dies problematisch für die Umwelt? Welche weiteren Lebensmittel, die du konsumierst, haben auch einen hohen CO2-Verbrauch? Was zeigt sich beim Vergleich zwischen Äpfeln aus Neuseeland und der Steiermark?

3. Den fertig gebauten Prototypen, das Avocado-Boot vorstellen.

Arbeitsphase

⏰ 40 min

4. Die Schüler*innen arbeiten in 2er-Teams an der Aufgabenstellung. 

5. Offene Fragerunde: Wo wachsen Avocados, warum könnte dies problematisch sein für das Klima? Zeige im Anschluss eines dieser Videos (bzw. einen Ausschnitt):
• https://www.youtube.com/watch?v=wcpFEKigJRs (30 Min)
• https://www.swrfernsehen.de/landesschau-rp/gutzuwissen/video-948.html (5 Min)
• Weltspiegel Reportage: Avocado: Superfood und Umweltkiller
• https://www.youtube.com/watch?v=wcpFEKigJRs

6. Gib den Schüler:innen folgende Aufgabe, dazu können sie gern das Informationsblatt zur Avocado nutzen:

Aufgabe: Füllt das Arbeitsblatt “Avocado – Top oder Flop?” aus. Ihr habt 20 Minuten Zeit.

7. Alternativ kannst du auch im Klassenverband brainstormen. Hierfür kannst du z. B. das kollaborative Brainstormingtool coggle.it verwenden.

Bei genügend Zeit, können die Schüler:innen auch selbständig nach weiteren Lebensmitteln recherchieren. Insbesondere der Vergleich zwischen saisonalen und nicht saisonalen Nahrungsmitteln kann auch eine interessante Recherchegrundlage sein. Siehe folgender Beitrag: www.br.de/…/umwelt-apfel-regional-neuseeland

Tipp: Bei genügend Zeit, kannst du die Schülerinnen oder Schüler auch selbständig eine Recherche zum Thema Pflanzen im Ökosystem durchführen lassen. 

Präsentation

⏰ 5 min

  1. Sammle die Ergebnisse aus der Gruppenarbeit im Klassenverband z. B. auf einem Whiteboard oder Flipchart.
  2. Gib einen Ausblick auf die nächste Einheit, in der sich die Schüler*innen mit der Software Tinkercad befassen.

Phase 2: Tinkercad kennenlernen

⏰ insg. 45 min

Vorbereitung (pro 2er Team) 

💡 Tinkercad ist eine kostenlose 3D-Software. Sie eignet sich für die Erstellung von Modellen für den 3D-Druck und ist als Einstieg in die konstruktive Festkörpergeometrie geeignet.

Wichtig: Verwendet nachhaltiges Filament aus Hanf oder aus recycelten Materialien wie z. B. Kunststoffabfälle, um nicht unnötig neues Plastik zu produzieren. Eines der beliebtesten biologisch abbaubaren Filamente ist PLA, das aus Quellen wie Zuckerrohr oder Maisstärke usw. hergestellt wird. Diese Materialien sind viel nachhaltiger als herkömmliches Filament und weisen keine großen Unterschiede in Bezug auf Festigkeit oder Flexibilität auf. Filament aus recycelten Plastikresten findet ihr z. B. hier: ReForm von Formfutura

CAD

Lernkarten Tinkercad

Lernkarten

Einführung

⏰ 10 min

  1. Vorstellung des Ziels: Ein Avocado-Boot mit der Tinkercad Software bearbeiten.
  2. Einführung mit Hilfe der Lernkarten geben.
  3. Unter verschiedenen Kriterien wird am Ende von der Klasse ein Avocado-Boot für den 3D-Druck ausgewählt. Stelle die Kriterien kurz vor: Sparsamer Filament-Verbrauch, bestes Design, effektive Erarbeitung und bestenfalls eine geringe Druckzeit.

Arbeitsphase

⏰ 70 min

  1. Die Schüler*innen arbeiten in 2er Teams selbstständig mit Hilfe der Lernkarten mit dem Tinkercad Programm.
  2. Die Schüler*innen machen sich mit den Funktionen und der Oberfläche des Programms vertraut. Es ist Zeit zum Ausprobieren!

Aufgabe: Erkundet in 2er Teams das Programm mit Hilfe der Tinkercad Lernkarten und löst erste kleine Übungen mit dem Programm. Ihr habt 40 Minuten Zeit.

  1. Im nächsten Schritt folgt eine konkrete Aufgabe:

Aufgabe: Konstruiert mit Hilfe der Lernkarten eine Halterung für einen Fahnenmast. Ihr habt dafür 30 Minuten Zeit.

  1. Im letzten Schritt exportiert die Modelle aus Tinkercad als SLT-Datei, um sie im mit einem Slicer – Programm weiterzuverarbeiten.

💡 Erklärung Slicer: Slicer nennt man eine Software, welche eine Datei für einen 3D-Drucker druckbar macht. Die meisten 3D-Drucker haben ihr eigenes Slicer-Programm. Für diesen Workshop arbeiten wir mit einem Prusa 3D-Drucker somit benutzen wir den ProsaSlicer.

Abschluss /Rückfragen

⏰ 5 min

8. Gib einen Ausblick auf die nächste Einheit, in der mit dem PrusaSlicer gearbeitet wird und das beste Boot für den Druck ausgewählt wird

Phase 3: PrusaSlicer & Prusa 3D-Drucker

⏰ insg. 45 min

Vorbereitung (pro 2er Team) 


Einführung I

⏰ 5 min

  1. Vorstellung des Ziels: Avocado-Boot Datei für den 3D-Druck aufbereiten.
  2. Überprüfung der Kriterienerfüllung mit Hilfe der PrusaSlicer Software.

Arbeitsphase I

⏰ 15 min

Aufgabe: Überprüft nun in 2er Teams mit dem Programm PrusaSlicer, ob die folgenden Einstellungen mit den Einstellungen auf der Abbildung übereinstimmen. Auf den Lernkarten findet ihr genaue Angaben. Passt diese ggf. an. Ihr habt 10 Minuten Zeit.

  1. Slicen und dann über die Slicer-Infos die Kriterien ansehen.
  2. Durch das Speichern der G-Code Datei wird das Boot für den 3D-Druck aufbereitet.
  3. Im Anschluss erfolgt eine kurze Präsentation aller Boote mit den jeweiligen Infos zu den verschiedenen Kriterien-Angaben. Im Klassenverband wird dann unter Berücksichtigung der Kriterien ein Boot für den 3D-Druck ausgewählt.
Prusa Slicer

Einführung II

⏰ 20 min

6. Gemeinsame Einführung am 3D-Drucker mit Hilfe der Avocado-Boot Datei, die zuvor mit Tinkercad erstellt wurde.

💡 Erklärung 3D-Drucker: Ein 3D-Drucker ist ein Gerät, welches Druck-Material (Filament) Schicht für Schicht so aufträgt, dass ein dreidimensionaler Gegenstand entsteht.

optional: Arbeitsphase II (wenn Zeit vorhanden)

⏰ 20 min

7. Mit dem Bastelbogen und weiteren Materialien sein eigenes Avocado-Boot personalisieren.

Spoiler Alert: Der eigene Avocado-Anbau fällt leider flach: Es macht zwar Spaß, aus dem Kern einer frischen, reifen Frucht im Topf einen kleinen Avocado-Baum wachsen zu lassen. Früchte wird er aber nicht tragen, da Avocados nicht selbstbefruchtend sind. Hinzu kommt, dass es selbst in tropischen Gefilden etwa zehn Jahre dauert, bis ein Avocado-Baum Früchte trägt.

Avocado-Boot personalisieren

Bastelbogen

Arbeitsblatt

Abschluss /Rückfragen

⏰ 5 min

9. Ermögliche den Schüler*innen Feedback zum gesamten Projekt zu geben.

Diese Unterrichtsreihe ist in einem Projekt mit dem GoodLab, Coding for Tomorrow und Vodafone Stiftung Deutschland entstanden.