Kettenreaktion – Alles kommt in Bewegung! (2)
Worum geht’s?
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Material
- Geeignete Dinge und Materialien für die Kettenreaktion
- Calliope mit Batterie, Elektromotoren (einer mit Getriebe),
- Computer zum Programmieren
- Kabel, Tastschalter, Schnur, Propeller
- Lötkolben und Lötzinn
- Seitenschneider oder Abisolierzange
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So kann’s gehen…
- Überlege, welche Sensoren auf dem Calliope du für die Kettenreaktion gebrauchen kannst. Sollen sie auf Bewegung, Schütteln, Neigung, Licht oder Lautstärke reagieren?
- Schliesse den Elektromotor an das Calliope an und baue ihn in die Kettenreaktion ein.
- Dafür musst du dir eine Vorrichtung bauen, die das nächste Glied in der Kettenreaktion anstösst.
- Gehe auf https://makecode.calliope.cc/ und schreibe die passenden Programme für das Calliope.
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Diese Programmierblöcke helfen dir weiter.
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Weitertüfteln
- Vielleicht kannst du den Motor auch mit einem einfachen Schalter auslösen, so dass du das Calliope gar nicht brauchst.
- Baue mehrere elektrische oder digitale Übergänge in deine Kettenreaktion ein.
- Kombiniere sie mit deinen Ideen aus der Challenge «Kettenreaktion – Alles kommt in Bewegung! (1)»
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Tipps und Tricks
So schliesst du einen Motor an das Calliope an.
Du kannst zwei Motoren anschliessen. Motor A kommt an die Pins 1 und 2, Motor B an die Pins 3 und 4. Wenn du nur einen Motor anschliesst, dann sind die Pins 2 und 3 die richtige Lösung. An die Pins 5 und 6 kannst du eine zusätzliche Stromversorgung von maximal 9 Volt anschliessen (5= Pluspol, 6= Minuspol).
So steuerst du Motoren über die Sensoren des Calliope Boards an.
Hier wird der einzige Motor (Pin 2 und 3) durch den Schüttelsensor angesteuert. Das Pausieren von 4000 ms bedeutet, dass der Motor 4 Sekunden läuft, bis er wieder abbremst und still steht.
Hier sind zwei Motoren (A und B) angeschlossen, die über den Lichtsensor gesteuert werden. Mit der Wenn-Dann-Ansonstenfunktion läuft der Motor A, sobald der Helligkeitswert über 40 steigt. Der Motor B läuft, wenn der Helligkeitswert 40 und kleiner als 40 ist.
Du kannst den Motor auch über die Lautstärke ansteuern. Die Lautstärke wird über das Mikrofon des Calliope Boards gemessen. Das Mikrofon findest du im Bereich «Pins». Du brauchst den Baustein «analoge Werte von Pin MIC». Die Grundeinstellung ist Pin P1, das heisst, du musst erst auf MIC umstellen.
Achtung: In einem ruhigen Raum liegt der Lautstärkewert ungefähr bei 580. Wenn du deine Kettenreaktion mit einem lauten Knall ansteuern willst, solltest du den Wert auf 750 oder höher setzen. Sonst bewegt sich der Motor schon bei einem leisen Flüstern.
Hinweise für Lehrpersonen
Der gesamte Content von makerstars.org/ ist creative commons lizenziert.
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Didaktische Hintergrundinformationen zu dieser Challenge können Sie einsehen und downloaden, wenn Sie sich hier kostenlos anmelden.
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Didaktische Hinweise
Die Challenge im Überblick
| Challenge | Zeit | Aufgabentyp | Schwierigkeitsgrad | Kreativität und Tüfteln |
|---|---|---|---|---|
| Mit Computer | 90+ Minuten; es handelt sich hierbei um eine Mindestzeitangabe! | Auftragsorientierte Umsetzung | mittel | technisches Problemlösen; eigene digitale Übergänge zwischen den Kettengliedern erfinden |
Das Entwickeln (technisches Problemlösen) und das Erfinden stehen im Vordergrund. Die Schülerinnen und Schüler bauen auf ihren Erfahrungen mit rein mechanischen Kettenreaktionen auf und finden sinnvolle Umsetzungsmöglichkeiten für computergesteuerte Übergänge. Die Herausforderung für Profis ist es, digitale Übergänge zu finden, die rein analog nicht oder nur schwer umsetzbar sind.
Challengecards – Download
Die Challengecard «Kettenreaktion – alles kommt in Bewegung 2» kann hier als pdf-Vorlage heruntergeladen werden. Der QR-Code auf der Challengecard leitet die Schülerinnen und Schüler direkt auf das betreffende Onlineangebot.
Lehrplanbezug (Lehrplan 21)
| Fach | Kompetenz | Kompetenzziele | Konkret in der Challenge |
|---|---|---|---|
| Natur, Mensch, Gesellschaft (NMG) | NMG.3.1c NMG.3.1d | Die SuS können Objekte auf verschiedene Arten in Bewegung bringen und über die Unterschiede sprechen (z.B. Spielzeugauto, Schaukel, Ball: rollen, prellen, werfen; Feder aufziehen). können verschiedene Hebelwirkungen ausprobieren und Erfahrungen austauschen (z.B. am eigenen Körper, bei einer Wippe, Baumschere, Nussknacker, Zange). | Die SuS halten eine Abfolge von Gegenständen in Bewegung und nutzen dabei basale Prinzipien wie Lage- und Bewegungsenergie, schiefe Ebene, Hebelenergie, Wippen, Seil- und Flaschenzugkonstruktionen u.v.m. |
| NMG.5.1.1e | Die SuS können Prozesse der Energieumwandlung wahrnehmen und darüber sprechen (z.B. die aufgezogene Feder treibt das Spielzeugauto an, die Kugel in der Kügelibahn wird beim Hinunterrollen immer schneller, Wasser wird warm/kühlt ab). | Die SuS nutzen die Lageenergie von Objekten gezielt für ihre Kettenreaktion. | |
| Medien und Informatik (MI) | MI.2.2.f | Die SuS können Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern schreiben und testen. | Die SuS verwenden Programmierbefehle wie «dauerhaft» (Schleife). Sie schreiben Programme mit Wenn-Dann-Funktionen und Bedingungen (Beispielsweise Schwellenwerte für die Calliopesensoren). |
| MI.2.3.l | Die SuS kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher). | Die SuS arbeiten mit Elektromotoren, die als Aktoren an das Calliopeboard angeschlossen werden. Mit den eingebauten Sensoren werden die Motoren angesteuert und sinnvoll in die Kettenreaktion integriert. | |
| Textiles und technisches Gestalten | TTG.2.A.2a | Die SuS können Materialien und Objekte aus ihrer Lebenswelt spielerisch und forschend erkunden und eigene Produktideen entwickeln. | Die SuS können das Potenzial und die Eignung von Gegenständen für eine Kettenreaktion einschätzen bzw. erproben. |
| TTG.2.A.2b | Die SuS können zu ausgewählten Aspekten Lösungen suchen und eigene Produktideen entwickeln (z.B. Funktion, Konstruktion, Gestaltungselementen, Verfahren, Material). |
Nötige Vorkenntnisse
Die Schülerinnen und Schüler sollten die Basis-Challenges für Calliope zuvor bearbeitet haben. Zudem sollten sie mit den Anschlussmöglichkeiten von Elektromotoren am Calliope Board vertraut sein (s. Tipps und Tricks). Idealerweise haben sie zuvor bereits eine Kettenreaktion mit analogen Materialien erstellt.
Hinweise zur pädagogischen Begleitung
Hier einige Ideen, wie ein Calliope in eine Kettenreaktion eingebunden werden kann:
- Durch die Veränderung der Neigung (z.B. das Calliope klappt aus der horizontalen Lage in die vertikale Lage) kann ein Elektromotor angesteuert werden. Der Elektromotor kann mit einem Propeller versehen sein, der eine Kugel antreibt. Der Elektromotor (mit Getriebe) könnte auch ein Seil aufrollen und damit einen Gegenstand ziehen.
- Der Soundsensor kann angesprochen werden, indem z.B. ein Luftballon mittels Kerze oder spitzer Nadel zum Platzen gebracht wird. Dieser wiederum steuert dann einen Elektromotor an, der für die nötige Bewegung sorgt.
Mikrofonsteuerung
Dieses Programm steuert einen Motor an, sobald der Wert für den Geräuschsensor (MIC) höher ist als 800. Der Sensor kann Werte zwischen 0 und 1023 aufnehmen. Ein Wert von 600 ist bereits in einer ruhigen Umgebung erreicht. Beim Wert von 800 muss man schon relativ laut rufen.
Achtung: Der Wert für die Motordrehzahl sollte höher als 90 sein. Ansonsten reicht die interne Stromversorgung nicht aus, um den Motor anzusteuern.
Mikrofonsteuerung mit Impulslänge
Mit diesem Programm kann zusätzlich die Länge des Geräuschs in die Bedingung aufgenommen werden. Der Motor wird nur angesteuert, wenn der Lautstärkewert über 800 beträgt und gleichzeitig die Länge des Geräuschs grösser als 10000 Mikrosekunden (1 Sekunde) ist. Hierfür braucht es aus dem Logik-Bereich eine «und-Bedingung» und aus dem Pins-Bereich (Fortgeschrittene) den Befehl «Impulsdauer».
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