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NaWiT AS

"Es werde Licht"

Intention

Die Schülerinnen und Schüler lernen am Beispiel Lichtstärke, Messwerte unter Berücksichtigung von Schwellenwerten und mit Hilfe von Logikbefehlen zu programmieren und hierbei den Calliope mini als reales Mess- und Anzeigeinstrument einzusetzen.

Lernausgangslage

Kenntnisse aus den Unterrichtssequenzen 1-7

  • Smart Home mit den 3 Komponenten “schön und bequem, sicher, sparsam” (Sequenz 1)
  • Coden
    • Editor, Account und eigene Dateien speichern/öffnen (Sequenz 2)
    • Code auf den Calliope mini übertragen (Sequenz 3)
    • Ausgabebefehle für die 4 Aktoren: Aktion → Zeige Text/Zeichen, zeige Bild, Schalte LED an, Spiele ganze Note (Sequenz 3)
    • Befehls-Sequenzen (Sequenz 4)
    • Sensoren (Sequenz 5)
    • Mehrere Sensoren (Sequenz 6), Verlängerte PINs (Sequenz 6.1)
    • Schleifen (Sequenz 7)

Anknüpfen an die Lebenswirklichkeit:

  • Kinder, welche automatische Beleuchtungssysteme kennen
    • Sobald es dämmert, schaltet sich z.B. automatisch die Beleuchtung ein (Terrasse, Park, Auto,…)
    • Sobald es hell wird, schaltet sich ein Licht ein (Alarmanlage,…)
    • Wenn man an einer bestimmten Stelle vorbeigeht, wird ein Bewegungsmelder aktiviert und es schaltet sich das Licht an (Räume, Außenbeleuchtungen,…)
  • Kinder, welche andere automatische sensorgesteuerte Systeme kennen
    • Sobald es kalt wird, schaltet sich z.B. automatisch die Heizung ein
    • Sobald ich in der Aufzugtür stehe, wird diese blockiert

Inhalt der Sequenz

Im Zentrum stehen in dieser Sequenz die Sensoren, die Messwerte liefern. Für das Programmieren benötigt man die Kategorie Logik. Mithilfe des Blocks “gleich, ungleich, kleiner, größer…" in der Kategorie “Logik” lassen sich eine Vielzahl weiterer Sensoren nutzen, insbesondere Sensoren, die nicht nur ja/nein-Optionen, sondern eben Messwerte geben. Im vorliegenden Beispiel werden die in das 5x5-Feld integrierten Lichtsensoren verwendet. Dabei rückt während des Codingprozesses das notwendige begleitende Übertragen auf den Calliope mini in den Vordergrund, da der Lichtsensor nicht im Simulator erprobt werden kann.

1. Inhaltliche Einbindung an das Smart Home

  • Die Unterrichtssequenz “Es werde Licht” gehört zu den Aspekten “sparsam” und “sicher” eines Smart Home.
  • Sobald es dunkel wird, schaltet sich automatisch ein Licht oder eine Anzeige an. Das kann z.B. als Beleuchtung, als Hinweisschild, als Alarmanlage usw. genutzt werden.
  • Man kann den Sensorauch so einsetzen, so dass er auf Licht, statt auf Dunkelheit reagiert. Auch hier sind vielfältige Einsatzmöglichkeiten denkbar, wie z.B. Licht ausschalten, Alarmanlage im Tresor, Diebstahlsicherung im Urlaub, etc. ...

2. Coding

Wenn Sensoren mit variablen Zahlenwerten verwendet werden, benötigt man als für deren Verwendung den Block “=” (oder “<” oder “>”,..) aus der Kategorie Logik. Hierin werden der jeweilige Sensor-Block und der Zahlenwert eingefügt. Sobald das auf die Lichtsensoren eintreffende Licht den Schwellenwert 30 unterschreitet, wird der Sensor ausgelöst und das Licht in Form der weiß leuchtenden RGB-LED wird eingeschaltet.

Kerninhalte

  • Sensoren mit variablen Messdaten
  • Werte und Schwellenwerte
  • Logik: Relationen (kleiner >, größer <, gleich =,…)

Neue Kategorien und Blöcke im Editor

  • Logik → <, >, =
  • Sensoren → Lichtsensor
  • Mathematik → Schwellenwert
<, >, =
Lichtsensor
Schwellenwert

3. Modellgestaltung, Einsatz des Calliope mini

1 / 2

Der Calliope mini kann als Platzhalter an beliebiger Stelle auf dem Modell(grundstück) platziert werden, z.B. im Garten auf dem Weg zu den Mülltonnen oder im Wohnraum als Diebstahlsicherung während der Urlaubszeit. Eine Schachtel kann als Modell für einen Kühlschrank, eine Schatztruhe, einen Schrank o.ä. dienen.

Mögliche Vorgehensweisen

Einstieg

Einstieg im Gesprach:

  • Rückblick: Flexibel nach Bedarf, da in dieser Unterrichtseinheit ein neues Thema eingeführt wird.

  • Erzählen der Rahmengeschichte

  • Erläuterung der Ziele

    • Licht-Sensor mit Schwellenwerten kennenlernen
    • Schwellenwerte durch praktisches Erproben festlegen
    • Hierfür die Blöcke Logik → =, Sensoren → Gib Wert % Lichtsensor
    • Mathematik → 1 verwenden
    • Vielfältige praktische Anwendungen des Lichtsensors erproben und modellhaft umsetzen.

Angestrebtes Unterrichtsergebnis

  • Vielfältige Codes schreiben, jeweils unter Nutzung des Lichtsensors mit variierbarem Schwellenwert, unter den inhaltlichen Aspekten automatischer Lichtanlagen und/oder Alarmanlagen
  • Hierfür Kennenlernen und Nutzen des Logik-Blocks
  • Modellhafte Nutzung des Calliope mini (ggf. mit Drahtverlängerungen) und entsprechendes Ausbauen des Modellhauses