MINT - Unterricht  mit  Arduino und anderen

Da sich im Lauf der Jahre sehr viele Anregungen angehäuft haben, beinhalten die Menüs am linken Rand meist nur Teilaspekte eines Themas. Sie sind zudem selten beredt genug, um erkennbar zu machen, was sich hinter den einzelnen Menü-Einträgen verbirgt.

Die folgende kommentiere und mit Links versehene Zusammenstellung soll die Übersichtlichkeit verbessern helfen.

Home

Kurzbeschreibung dieser Internetpräsenz mit Links

zu ausgewählten Beiträgen und Handreichungen

♦ Inhaltsverzeichnis 

Dieser Überblick über alle Kapitel mit Kurzkommentaren.

Primarstufe 

Hintergründe zum Thema "Programmieren" in der

Grundschule.

Scratch

Erläuterungen zu einem Programm, das die Möglichkeiten

eines PCs nutzt, um erste Programmiererfahrungen

sammeln zu können. Das mit grafischen Mitteln

gestaltete Coding lässt die Sache grundschultauglich

erscheinen.

♦ Calliope mini

Anmerkungen zum Mikrocontroller der Calliope gGmbH,  der

bundesweit Grundschulkindern ab Klassenstufe 3 den

Zugang zum Programmieren erleichtern soll.

     ⇒ Coden und Lernen

Analyse eines Unterrichtsbeispiels aus namhafter Quelle,

das Lehrkräften zeigen soll, wie weit Anspruch und

Wirklichkeit beim Coden auseinandergehen können.

     ⇒ Offline Coding

Anleitung zur Einrichtung "lokaler Hosts", mit denen das

"Open Roberta Lab" des Fraunhofer-Instituts und der

"Makecode-Editor" von Microsoft ohne Internetanbindung

verfügbar gemacht werden kann.

     ⇒ Open Roberta Lab

Kurzanleitung zur Benutzung des Editors "Open Roberta Lab"

     ⇒ Makecode-Editor

Kurzanleitung zur Benutzung des "Makecode"-Editors.

     ⇒ Calliope Pins

Anschlussmöglichkeiten für externe Hardware am Calliope

mini erkennen und programmieren.

♦ Mobil mit Calliope

Konstruktionsideen von rollfähigen über motorgetriebene

und händisch gelenkte Fahrzeuge zum Gefährt mit

Mikrocontroller-Steuerung.

     ⇒ Fernsteuerung

Das mit einem Calliope mini ausgestattete Fahrzeug

mit einem zweiten Controller via Bluetooth fernlenken.

     ⇒ Servosteuerung

Einfaches motorgetriebenes Holzfahrzeug mit

Drehschemellenkung mit Mikrocontroller und Servomotor

steuern.

     ⇒ Kollisionsschutz

Das Calliope-Mobil mit einem Infrarotsensor vor

Hindernissen automatisch abstoppen.

     ⇒ Linienfolger

Mit einem weiteren Infrarotsensor das Calliope-Mobil einer

schwarzen Linie folgen lassen.

Mobil mit Arduino

Statt des Calliope mini den wesentlich preisgünstigeren

Arduino Nano verbauen und mit vergleichbaren Mitteln

programmieren.

Sekundarstufe

Anmerkungen zum Übergang von der grafischen zur

textuellen Programmierung mit Hinweisen auf geeignete

Software.

Arduino

Kurzinformationen zum Arduino UNO und der

dazugehörigen IDE (Integrated Development Environment).

     ⇒ Einfacher Schalter

Den Arduino-Mikrocontroller am PC anschließen, die

Arduino-Entwicklungsumgebung nutzen und eine LED

zum Blinken bringen.

     ⇒ Schaltsysteme

Mehrere LEDs am Arduino-Mikrocontroller betreiben mit

Aufgaben und Lösungen.

     ⇒ Bootswettbewerb

Konstruktion einfacher Boote aus Styropor, die mit zwei

Arduino gesteuerten Motoren angetrieben und in einem

Selbstbau-Wasserbecken bei einem Wettbewerb getestet

werden können.

     ⇒ Robotwettbewerb

Konstruktion einfacher Robot-Fahrzeuge, die analog zum

Bootswettbewerb erprobt werden können.

     ⇒ Ultraschall-Ortung

Informationen zum Ultraschallsensor HC-SR04, wie man

ihn an den Arduino anschließt und programmiert (textuelle

und grafische Programmierung).

     ⇒ Robino I

Konstruktion und Programmierung eines einfachen Fahrzeugs,

das selbstständig Hindernissen ausweichen kann. 

     ⇒ Robino II

Ausstattung des Robino mit Infrarotsensoren, die - mit

entsprechender Programmierung - das Fahrzeug in die Lage

versetzen, einer schwarzen Linie zu folgen.

     ⇒ Robino III

Ausstattung des Robino mit einen Infrarotempfänger, sodass

er - eine entsprechende Programmierung vorausgesetzt -

mit Hilfe einer einfachen Fernbedienung gesteuert werden

kann.

     ⇒ Durstige Motoren

Erläuterungen zu einfachen Motor-Steuer-Modulen, mit

denen es möglich wird, auch solche Motoren am Arduino

zu betreiben, die mehr Strom benötigen, als aus den

Arduino-Pins gezogen werden kann.

     ⇒ Lichtsensor

Betrieb eines Lichtsensors am Arduino im Sinne eines

Dämmerungsschalters.

     ⇒ LCD-Display

Erläuterungen, wie einfache LCD-Displays mit I²C-Interface

am Arduino betrieben werden können.

     ⇒ Batterietester

Erläuterungen, wie die Spannung von 1,5 V Monozellen

mit Hilfe eines Arduino gemessen und über ein LCD-

Display zur Anzeige gebracht werden kann. Die Messwerte

dienen zur Beurteilung der Restladung.

     ⇒ Distanzmessung

Konstruktion und Programmierung eines Messgeräts,

das mit Hilfe eines Ultraschallsensors Entfernungen

ermitteln und über ein LCD-Display zur Anzeige bringen

kann.

     ⇒ Daten erheben

Erläuterungen zum Anschließen und Programmieren eines

Feuchte- und Temperatursensors, der die ermittelten Werte

über den seriellen Monitor der Arduino-IDE ausgeben kann.

     ⇒ Daten speichern 

Es wird erklärt, wie SD-Speicherkarten am Arduino

genutzt werden können, sowohl im Eigenbau als

auch unter Verwendung von Kartenadaptern.

     ⇒ Bluetooth

Anschließen und Programmieren eines Bluetooth-Moduls

(HC-05), das sich selbsttätig mit jedem bluetoothfähigen

Gerät (z. B. einem Handy) verbinden kann. Auf diese Weise

können Befehle von diesem Gerät zum Arduino übertragen

werden.

     ⇒ Solartracking

Konstruktion und Programmierung einer Vorrichtung, die

es erlaubt, dem Lauf der Sonne zu folgen, wie es

beispielweise bei einer Solaranlage wünschenswert wäre.

Arduino-Varianten

Kurzvorstellung von drei Hardware-Komponenten, die sich

als Lösung für besondere Erfordernisse (z. B. Kosten und

Platzersparnis) bei Projektideen erwiesen haben.

     ⇒ UNO-CPU solo

Ist der Hauptprozessor (ATmega) auf einem Arduino-Board

gesockelt, kann er herausgehebelt und isoliert verwendet

werden. Alle Details dazu in diesem Kapitel.

     ⇒ ATtiny85 

Noch kleiner geht es mit dem ATtiny, der beispielsweise

den Arduino UNO auf dem Robino I ersetzen kann.

Weitere Details in diesem Kapitel.

     ⇒ NodeMCU

Die NodeMCU ist ein ein WLAN-fähiger Mikrocontroller, der

über die Arduino IDE programmiert werden kann. Mit ihm ist

es möglich, sich in WLAN-Netze einzuloggen und deren

Möglichkeiten zu nutzen. Verschaltung und ein Funktionstest

in diesem Kapitel.

     ⇒ WLAN-Server

In diesem Kapitel wird erläutert, wie WLAN-Netze als

Server genutzt werden können, um vom Handy oder

PC mit einem beliebigen Browser Steuerbefehle übermitteln

zu können - hier zum Ein- und Ausschalten einer LED.

     ⇒Client-Webserver

Muster eines klassisches Client-Server Konzepts: Mit Hilfe

eines Programms (Client), einer NodeMCU und geeigneten

Sensoren werden (Wetter-)Daten erhoben, an einen Webserver

übergeben nund in einer Datenbank gespeichert, damit sie

von dort über das Internet abgerufen werden können. Weitere

Details im Kapitel.

Raspberry

Kurzinfos zum Raspberry Pi im Vergleich mit Arduino mit

detaillierter Anleitung zur Installation des Betriebssystems.

     ⇒ LXTerminal

Erläuterungen zur Nutzung des LXTerminals, das für einen

Laien nicht selbsterklärend sein dürfte. Gezeigt wird, wie 

die GPIO-Pins eines Raspberry Pis über das Terminal an-

und abgeschaltet werden können.

     ⇒ Pinsteuerung

In Analogie zum Blink-Programm beim Arduino wird hier

gezeigt, wie eine externe LED an den Pi angeschlossen

und mit dem frei für das Betriebssystem verfügbaren

Programm "Scratch" zum Blinken gebracht werden kann.

     ⇒ Pi-Arduino-Calliope

Kurzer Vergleich der Mikrocontroller Raspberry Pi, Arduino

und Calliope mini

App-Programmierung

Allgemeine Informationen zur App-Programmierung mit

dem "App Inventor" und dem "Android Studio" mit Links

zu ausführlichen Handreichungen sowie zum Download der

benötigten Software.

MINT

Übersichtsseite mit Links zu den einzelnen Themenbereichen.

Wegen begrenzter Ressourcen führt ein Klick auf einen der

Links von diesen Seiten weg zu einer zweiten Internetseite,

deren Inhalte zu den gleichen Regeln (OER) genutzt werden

können wie diese hier.

     ⇒ MINT

Erläuterungen zum Begriff und zur Unterrichtsorganisation

der sogenannten "MINT-Fächer".

     ⇒ PING

Historie der "Praxis integrierter naturwissenschaftlicher

Grundbildung" in Schleswig-Holstein mit Links zu den

verfügbaren Unterrichtsmaterialien der Klassenstufen 5/6

und 7/8

     ⇒ Nawi5/6

Grundgedanken zur inhaltlichen Ausrichtung eines

naturwissenschaftlichen Unterrichts in 5/6 und

Erläuterungen zum Sinn sogenannter Basiskonzepte.

         → Energie

 Allgemeines zum Energiekonzept in aller Kürze.

              • Antreiben

Unterrichtskonzept zur Entwicklung eines Energiebegriffs

mit Hilfe von Styropor-Schiffchen in einem Selbstbau-

Becken geringer Wassertiefe (→ Themenheft).

              • Batterie

Analogversuch zur Funktionsweise einer "Batterie":

Über einen Elektrolyten verbundene Kupfer- und

Zinkplatten können einen Motor antreiben. 

              • Fotovoltaik

Anleitung, wie ein Motor mit Hilfe von Solarzellen

angetrieben werden kann.

              • Sonne

Unterrichtskonzept, mit dem verständlich gemacht werden

soll, wie der Stand der Sonne und die von ihr eingestrahlte

Energie voneinander abhängen (→ Themenheft). 

         → Materie

Allgemeines zum Materiekonzept in aller Kürze.

              • Luft

Modellversuche, um zu zeigen, dass Luft stofflich-dinglich

ist. Wo sich Luft befindet, kann kein anderer Körper sein

(→ Themenheft). 

              • Steine

Vorstellung eines Unterrichtskonzepts zum Thema "Sand

und Steine", das die Art dieser Materialien klären und

deren Herkunft klären will (→ Schüler- und Lehrerheft).

              • Styropor

In Anlehnung an die verwendeten Styropor-Boote wird der

Werkstoff und seine Entstehung aufgeklärt. (→ Themenheft)

         → Wechselwirkung

Allgemeines zum Materiekonzept in aller Kürze.

               • Gleichstrommotor

Anleitungen zum Bau eines Gleichstrommotors nebst Ideen

zur Veranschaulichung elektromagnetischer Kräfte.

               • Kaiserpinguin 

Modellversuch zum Überleben der Pinguinkolonien in der

arktischen Kälte (→ Themenheft).

Planspiel

Erläuterungen zur Konzeption, wie Schülerinnen und

Schülern ein möglichst authentisches Bild von moderner

Forschung und wissenschaftlicher Arbeit vermittelt werden

kann. 

     ⇒ Klangwelten

Modellversuch zur Echolotortung mit Ultraschallsensor

und Arduino einschließlich seiner Programmierung und

den dazugehörigen Grundlagen (→ Themenheft).

     ⇒ Bionik

in Planung

     ⇒ Funktionsmaterialien

in Planung

Downloads

Sammlung aller möglichen Handreichungen und anderer

nützlichen Dinge im Zusammenhang mit den Ausführungen

in den einzelnen Kapiteln zum Herunterladen. 

Impressum

 Kontaktdaten und presserechtliche Erklärungen.