Infos für Lehrkräfte
Das Wichtigste auf einen Blick
Gelbe Lernsituationen
01: Grundlagen CAD und 3D-Druck.
02: Eine Baugruppe konstruieren.
05: Das Robotergehäuse konstruieren.
Grüne Lernsituationen
03: Einstieg in die blockbasierte Programmierung mit dem Calliope-Mini.
04: Textbasiertes Programmieren mit dem Arduino-Nano.
06: Roboter verkabeln, verlöten und programmieren.
Die Lernsituationen funktionieren auch für sich alleinstehend
Wer nur CAD und 3D-Druck lernen möchte, kann je nach Vorwissen eine beliebige gelben Lernsituationen bearbeiten.
Für Informatik und Elektrotechnik können eine oder mehrere der grünen Lernsituationen bearbeitet werden.
Organisatorisches
- Schüler*innen diese Website vorstellen
- Die Lernsituationen funktionieren auch unabhängig voneinander
Zeit
- ca. 2 Schuljahre (60 Doppelstunden) für das gesamte Projekt
- Bei einer Doppelstunde pro Woche
- Eine Lernsituation ist im Schnitt auf ca.10 Doppelstunden ausgelegt
Lernsituation 01
Grundlagen CAD-Konstruktion
Ziel
Hier geht es um das Erlernen einer CAD-Software. Die Schüler*innen werden mit Hilfe der YouTube-Tutorials Schritt für Schritt an die Software herangeführt. Beginnend mit dem Einkaufschip als einfachstes Bauteil lernen die Schüler*innen die absoluten Grundlagen der Software, bis hin zu fortgeschritteneren Funktionen bei der Trillerpfeife oder dem Flaschenöffner.
Zeit
- ca. 10 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- nicht erforderlich
Organisatorisches
- Schule bei Autodesk registrieren und Inventor oder Fusion installieren
- Serverlizenz: Bis zu 3000 Nutzer innerhalb der Schule
- Einzellizenzen: Bis zu 125 Nutzer innerhalb der Schule und zu Hause
Hardware
- 3D-Drucker
- Laptop oder Computer zum Konstruieren
- Tablet oder zweiter Bildschirm zum schauen der Video-Tutorials
3D-Druck
Ziel
Hier geht es um das Erlernen des 3D-Druckes. Die Schüler*innen werden auch hier wieder mit Hilfe von YouTube-Tutorials Schritt für Schritt an die Software und die 3D-Drucker herangeführt. Der Einkaufschip ist am einfachsten zu drucken, während es bei der Pfeife und der Flaschenöffner bereits einiges zu beachten gibt.
Zeit
- ca. 5 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- nicht erforderlich
Organisatorisches
- Es wird mindestens ein 3D-Drucker benötigt
- Prusa-Slicer oder Bambu-Lab muss auf den Rechnern installiert sein.
Lernsituation 02
Eine Baugruppe konstruieren
Ziel
Die Schüler*innen festigen in dieser Lernsituation ihre CAD Kenntnisse. Dafür konstruieren und bauen sie die Einzelteile eines kleinen Getriebes zu einer Baugruppe zusammen. Die ausgedruckten Getriebe können hintereinandergeschaltet werden, so das bei der Übersetzung ein sehr ausgeprägtes exponentielles Wachstum entsteht.
Zeit
- ca. 15 Doppelstunden (1 Halbjahr)
Vorkenntnisse
- Lernsituation 01
Organisatorisches
- siehe Lernsituation 01
Hardware
- siehe Lernsituation 01
Software
- siehe Lernsituation 01
Zusatzaufgabe: Eispresse
Ziel
Die Eispresse stammt von der Fachhochschule Münster und bildet vom Schwierigkeitsgrad her CAD auf dem Niveau eines Studiums im Bereich Maschinenbau ab. Dieses Video-Tutorial und die Zeichnungen dazu wurden
von Kai Krafft und der BBS-Brinkstraße in Osnabrück erstellt.
Zeit
- ca. 10 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- Lernsituation 01
- Lernsituation 02
Lernsituation 03
Blockbasiertes Programmieren
Ziel
Hier geht es um die Logik des Programmierens, nicht um die „Grammatik“. Dafür stehen die beiden blockbasierten Programmieroberflächen Open-Roberta vom Frauenhofer-Institut und Make-Code von Microsoft zur Verfügung.
Beide Oberflächen haben ihre Vor- und Nachteile. Der Roboter in Lernsituation 06 kann jedoch ausschließlich mit Open-Roberta programmiert werden.
Zeit
- ca. 8 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- keine
Organisatorisches
- geeignet für das Pflichtfach Informatik
- Die Software Open-Roberta unterstützt nur Calliope Version 1 und Version 2
- Microsoft Make-Code unterstützt alle drei Versionen des Calliope
Lernsituation 04
Textbasiertes Programmieren
Ziel
In dieser Lernsituation bekommen die Schüler*innen einen kleinen Einblick in die textbasierte Programmierung. Am besten funktioniert es, wenn die Schüler*innen vorher selber etwas zusammenbauen müssen, indem sie z.B. eine LED mit dem Arduino verbinden und diese dann zum blinken bringen. Diese Lernsituation ist für die Programmierung des Roboters in Lernsituation 06 nicht erforderlich.
Zeit
- ca. 7 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- Lernsituation 03
Organisatorisches
- nicht geeignet für das allgemeinbildende Pflichtfach Informatik
- eignet sich eher für weiterführende WPKs oder Technik AG´s
- Keine Grundvoraussetzung für das Programmieren des Roboters in Lernsituation 06.
Hardware
- Sensoren (Ultraschall, Bewegung, etc.)
- Aktoren (LED, Summer, etc.)
- Breadboard und Kabel
Lernsituation 05
Das Robotergehäuse des Düvelbot konstruieren
Ziel
Die Schüler*innen sollen ihr eigenes Robotergehäuse konstruieren und ausdrucken. Beim Innenraum des Gehäuses müssen sie sich dabei an die vorgegebenen Maße halten, von außen kann das Gehäuse jedoch beliebig modifiziert und angepasst werden.
Zeit
- ca. 10 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- Lernsituation 01
- Lernsituation 02
Organisatorisches
- siehe Lernsituation 01
Hardware
- siehe Lernsituation 01
Software
- siehe Lernsituation 01
Lernsituation 06
Roboter montieren und programmieren
Ziel
Die Schüler*innen müssen in dieser Lernsituation die Hardware in das Gehäuse einbauen, die einzelnen Komponenten miteinander verkabeln und den Roboter anschließend Programmieren. Dabei wird Handwerk, mit Informatik und Physik verknüpft. Drehen sich z.B. die Motoren falsch herum, bietet sich ein kleiner Exkurs zur Stromflussrichtung an. Dieses Problem kann dann auf handwerklicher Ebene oder auf programmiertechnischer Ebene gelöst werden.
Zeit
- ca. 15 Doppelstunden
Vorkenntnisse
- Lernsituation 03
