Arduino Plexiglaslampe - LEDs mit Musik steuern
CC by-nc-sa 3.0 Arduino Plexiglaslampe - LEDs mit Musik steuern
Allgemeine Informationen
Informatik, Technische Gestaltung, Natur und Technik gehen Hand in Hand Das PGLU-Projekt «Lichtbild mit musikgesteuerten LEDs» ist die digitalisierte Version eines Klassikers aus dem Repertoire von bekannten Werkarbeiten. Es macht sich die Eigenschaft von (Acryl-)Glas zunutze, welches als Lichtleiter eingesetzt werden kann. Das Vorhaben besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: einem Chassis aus Holz, dem eigentlichen Acrylglasbild sowie einer digitalisierten Steuerung für 6 farbige LEDs und ein Mikrofon, welche individuell programmiert werden kann. Diese drei Komponenten bilden eine Einheit und es entsteht ein interessantes Zusammenspiel zwischen handwerklichen und digitalen Aspekten, welche dem Projekt einen starken Bezug zu unserer technisierten Welt geben: kaum eine Maschine kommt noch ohne Programmierungen aus und zahlreiche Automatismen begleiten uns durch den Alltag... Das Unterrichtsmaterial Zentrales Element für die Lehrperson ist ein detailiertes PDF-Dokument, welches hier heruntergeladen werden kann. Es führt durch den ganzen Unterricht und enthält Bau-, Programmier- sowie Gestaltungsanleitungen. Zusätzlich gibt es einen Kostenrechner mit Materialliste sowie die benötigte Hardware: - Pro Schülerin/Team: 1 Bausatz mit LEDs und Mikrofon - Pro SchülerIn/Team: Prozessorplatine als Steuerung - Pro Schule/Lehrperson: 1 Teacher's Box Aspekte und Lernziele Neben klassischen Aufgaben, wie dem Entwerfen einer Grafik für das Acrylglas oder dem Bau des Gehäuses, soll auch die Art wie das Licht auf die Musik reagiert, in einem gestalterischen Prozess erarbeitet werden. Der zu programmierende Prozessor wird dabei als Maschine verstanden, welche automatisierte Abläufe nach einfachen Vorgaben ausführt. Wie alle Maschinen, muss auch das Computerprogramm richtig eingestellt und justiert werden. Dies eröffnet ein grosses Experimentierfeld, welches in unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden erlaubt, das Lichtdesign des Acrylglasbildes unserem ästhetischen Empfinden anzupassen. Das Niveau der Programmierungen eignet sich für unerfahrene Klassen und Lehrpersonen. Anschauungsvideos - Programmierung Grundversion - Programmierung Erweiterte Version - Klassenarbeit - Einzelarbeit Variante - Anleitung Löten (Beispiel) Anforderungen an die Lehrperson PGLU-Projekte sind grundsätzlich so aufgebaut, dass sie trotz grosser Offenheit leicht zu verstehen sind. Ist das grundsätzliche Handling (Verbinden der Kabel, Aufstarten, Laden und Speichern von Programmen) einmal verstanden, erarbeiten die Jugendlichen das weitere Vorgehen/Programmieren meist selbständig. Dies wurde auch an Klassen mit Basisanforderungen (Realschule) erfolgreich getestet. - Bei Fragen steht zu Bürozeiten ein Support per Telefon oder eMail zur Verfügung - PGLU-Kurse können hier gebucht werden Abdeckung LP21 Hinweise des Autors zu Bezügen zum neuen Lehrplan befinden sich hier.
Pädagogische Informationen
Schulleitende
Lehrplan 21
- können die Phasen des Designprozesses und die entwickelten Produkte nachvollziehbar dokumentieren und präsentieren (z.B. Portfolio, Lernjournal, Ausstellung).
- können mit fachspezifischem Wortschatz über Prozesse und Produkte kommunizieren.
- Erweiterung: können Gleichungen sprachlich deuten (z.B. x = y + 1 → x ist um 1 grösser als y) und Textgleichungen umsetzen.
- können unter Berücksichtigung formaler, funktionaler und konstruktiver Bedingungen Produkte planen (z.B. Konstruktionsplan, mehrteilige Schnittmuster, Schaltschema).
- können das geplante Produkt herstellen.
- können Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern schreiben und testen.
- können Erfindungen und deren Folgen verstehen und bewerten (z.B. synthetische Materialien, Bionik, Energiebereitstellung, Robotik).
- können Entwicklungen und Innovationen aus Design und Technik in ihrer Vernetzung analysieren und deren Folgen für den Alltag einschätzen (z.B. Stickcomputer, CNC-Maschine, 3D-Drucker).
- können verschiedene Algorithmen zur Lösung desselben Problems vergleichen und beurteilen (z.B. lineare und binäre Suche, Sortierverfahren).
- können die Bedingungen für Totalreflexion experimentell bestimmen und ein Versuchsprotokoll anfertigen.
- können selbstentdeckte Lösungswege für einfache Probleme in Form von lauffähigen und korrekten Computerprogrammen mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern formulieren.
- kennen Eigenschaften von schwachstrombetriebenen Geräten und können diese anwenden (z.B. Steuerung, Robotik, Leuchte mit Leuchtdioden, Thermobiegegerät).
- können Schalter, Dioden und veränderbare Widerstände sachgemäss in einen Stromkreis einbauen und die prinzipielle Funktionsweise beschreiben (z.B. Bimetallstreifen, Reedkontakt, Relais, Leuchtdiode, Fotowiderstand, Heiss- oder Kaltleiterwiderstand).
- können logische Operatoren verwenden (und, oder, nicht).
- können die Verfahren erkunden, zunehmend selbstständig und genau ausführen und üben: - nähen (Naht, Randabschlüsse, Verschlüsse, verstürzen); - kleben (Polystyrol), schrauben, popnieten, weichlöten.
- können selbstentwickelte Algorithmen in Form von lauffähigen und korrekten Computerprogrammen mit Variablen und Unterprogrammen formulieren.
- können einfache Anwendungsprobleme analysieren und eine entsprechende Schaltung entwerfen (z.B. Thermoschalter im Haarföhn oder Rauchmelder).
- können Funktionen und Wirkung von Objekten zielgerichtet untersuchen (Zusammenspiel von Funktion, Konstruktion, Gestaltungselementen).
- erkennen, mit welchen Verfahren Objekte hergestellt wurden.
- können technische Zusammenhänge erkennen und erklären (Energiebereitstellung, Robotik, Overlockmaschine, Web- oder Wirkmaschine).