Einstiegsmodelle

zum Kennenlernen der Bauteile und der Programmierung

Klassenstufe

5-7

Zeitaufwand

Je 1 Stunde / ggf. mit Differenzierungsgruppen

Schwierigkeitsgrad

Modell: leicht, Programmierung: leicht

Modelle

Schaltung mit LED und Taster, Schaltung mit LED und Gestensensor, Motor mit Rotationsbewegung, Motor mit vertikaler Bewegung

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MODELLBESCHREIBUNG / AUFGABE

In acht einfachen Grundaufgaben sollen die Schülerinnen und Schüler (SuS) an das Arbeiten mit der Experimentierbox STEM Coding Max herangeführt werden. Zunächst werden der Aufbau des RX Controllers sowie die Controllerkonfiguration und der Aufbau der Programmieroberfläche übersichtlich beschrieben. Beispielhaft werden einfache Schaltvorgänge mittels eines Sensors ausgelöst. Dadurch wird eine Information innerhalb eines selbst erstellten Programms im Steuerungssystem verarbeitet und ggf. ein Aktor geschaltet oder eine Funktion erfüllt.

Leitfragen

Welche Funktion kann ein Schalter erfüllen? (Kommunikation)
Welche Arten von Schaltern gibt es? (Kommunikation)
Wo wird im Alltag eine Funktion ferngeschaltet oder ein Schaltvorgang ausgelöst? (Kommunikation)
Welche Sensoren können Aktionen auslösen? (Kreativität)
Welche Funktionen müssen eine Wiederholungs- und eine Zeitschleife erfüllen? (Kommunikation)
Welche Aktoren können durch einen Schaltvorgang ausgelöst werden? (Kreativität)

Fächerbezug

Informatik

Grundlagen der Programmierung

Physik

Sensorik, Aktorik

Technik

Getriebelehre, Grundlagen des elektrischen Stromkreises

Unterrichtsverlauf

Informationen und Hinweise

Methodisch-didaktische Hinweise

Differenzierungsmöglichkeiten

Je nach Vorwissen der jeweiligen Gruppen können diese in ihrer eigenen Geschwindigkeit selbstständig die acht Einführungsaufgaben nacheinander bearbeiten.

Für besonders schnelle Gruppen können Differenzierungsaufgaben gestellt werden.

Beispiele:

Einbau einer zweiten LED anderer Farbe, die dann im Wechsel mit der ersten LED blinkt.
Programmieraufgabe, bei der eine LED bei Rechtslauf des Motors, die andere bei Linkslauf leuchten soll.

Motivationale Aspekte

Das Bauen der Grundschaltungen, die über einen „Minicomputer“ selber programmiert werden können, wirkt auf viele SuS motivierend. Es ist darauf zu achten, dass Ängste vor dem System oder der ggf. unbekannten Arbeitsweise abgebaut werden bzw. gar nicht erst entstehen. Auch das eigenständige Arbeiten mittels Unterstützung durch eine App erfreut sich zunehmender Beliebtheit. Arbeitsrhythmus und Geschwindigkeit können von den Gruppen selbst bestimmt werden. Zusätzlich motivierend wirkt sich aus, dass im weiteren Verlauf komplexere Bauaufgaben mit Alltagsbezug realisiert werden können.

Zusatzmaterialien

Für die Einführung in das Thema ggf. Zeichenmedien (Papier, Whiteboard oder Projektionsfläche) einsetzen.

Bauanleitung Einstiegsmodell 1

Stromlaufplan Einstiegsmodell 1

Bauanleitung Einstiegsmodell 2

Stromlaufplan Einstiegsmodell 2

Bauanleitung Einstiegsmodell 3

Stromlaufplan Einstiegsmodell 3

Bauanleitung Einstiegsmodell 4

Stromlaufplan Einstiegsmodell 4

Python Programmier-referenz

Funktionen des Modells und deren technische Lösungen

Funktion der Sensoren/Aktoren	Technische Lösung
a.) Eine LED an- und ausschalten.	Anzeigen eines Signals mit einer LED
b.) Eine LED per Taster an- und ausschalten.	Auswerten eines Tastersignals und Ansteuern einer LED
c.) Eine LED zeitverzögert per Taster an- und ausschalten.	Auswerten eines Tastersignals und Ansteuern einer LED nach einer Zeitverzögerung per Zeitschleife
d.) Eine LED nach Tastendruck blinken lassen.	Auswerten des Signals eines Gestensensors und Ansteuern einer LED
e.) Eine LED über eine Handbewegung an- und ausschalten.	Auswerten des Signals eines Gestensensors und Ansteuern einer LED
f.) Eine LED bei Dunkelheit automatisch an- und ausschalten.	Auswerten des Signals eines Helligkeitssensors und Ansteuern einer LED
g.) Einen Motor rechts und links drehen lassen.	Auswerten eines Tastersignals und Ansteuern eines Motors
h.) Einen Motor etwas anheben und absenken lassen.	Auswerten eines Tastersignals und Ansteuern eines Motors mit eigenständigem Rücklauf

Materialliste

Einstiegsmodell 1 (Schaltung mit LED und Taster) - Grundaufgaben a) bis d)

Sensoren	Funktion
1 Taster	Auslösen des Schaltsignals

Aktoren	Funktion
1 LED, weiß	Beleuchtung

Einstiegsmodell 2 (Schaltung mit LED und Gestensensor) - Grundaufgaben e) bis f)

Sensoren	Funktion
1 RGB Gestensensor	Auslösen des Schaltsignals

Aktoren	Funktion
1 LED, weiß	Beleuchtung

Einstiegsmodell 3 (Motor mit Rotationsbewegung) - Grundaufgabe g)

Sensoren	Funktion
1 Taster	Auslösen des Schaltsignals

Aktoren	Funktion
1 Motor	Drehbewegung

Einstiegsmodell 4 (Motor mit vertikaler Bewegung) - Grundaufgabe h)

Sensoren	Funktion
1 Taster	Auslösen des Schaltsignals

Aktoren	Funktion
1 Motor	Linearbewegung

Differenzierung

Sensoren	Funktion
1 Taster	Auslösen des Schaltsignals

Aktoren	Funktion
1 Motor 1 LED rot 1 LED grün	Linearbewegung Beleuchtung Beleuchtung