"Sage es mir, und ich werde es vergessen.
Zeige es mir, und ich werde mich daran erinnern.
Beteilige mich, und ich werde es verstehen."
Lao Tse

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Arduino-Mobil

In der Oberstufe verlassen wir die Scratch-basierten "Puzzle-Teile" und arbeiten im ersten Semester mit der Java-Programmierumgebung Greenfoot. Im dritten Semester steht dann der selbst gesetzte Schwerpunkt "Technische Informatik" an. Konkret lernen die Schülerinnen und Schüler dort den Arduino und die Programmierung kennen:

  • digitalWrite (LED beschalten, Widerstände dimensionieren und verwenden, Schaltkreise entwerfen, Würfelaugen und Ampel schalten)
  • digitalRead (im Wesentlichen einen Taster einlesen mit Pulldown-Widerstand)
  • analogWrite (LEDs langsam/gedimmt ein- und ausschalten, Schleifen)
  • analogRead (Einlesen verschiedener Sensoren: Temperatur, Ultraschall etc.)

Im vierten Semester steht laut Fachcurriculum das Projektsemester an. Hier soll ein komplexeres Softwareprojekt von den Schülerinnen und Schülern möglichst selbstständig bearbeitet werden. Nach einigen Gesprächen mit Informatikern aus der Wirtschaft haben wir das Semester wie folgt geplant:

  • Die Schülerinnen und Schüler bauen aus zur Verfügung gestellten Einzelteilen (Auto-Chassis, 2 Motoren, Schraubenzieher, Arduino, Arduino Motorshield, Ultraschall-Sensor etc.) einen funktionstüchtigen und fahrbaren Roboter.
  • Als Hilfestellung erhält jede Gruppe einen Hefter mit Grundinformationen zu den verwendeten Bauteilen.
  • Als Projektmethode wird Scrum verwendet: Jedes Schüler-Team setzt sich Ziele, die es zu erreichen gilt. In regelmäßigen Meetings mit dem Lehrer (=Scrum-Master) wird über die aktuellen Ziele gesprochen. Erreichte Ziele werden vom Scrum-Master abgenommen. So wird sichergestellt, dass die gesetzten Anforderungen entsprechend qualitativ hochwertig erfüllt werden.

 

Die verwendete Bauteileliste

Wir verwenden aktuell die folgenden kostengünstigen Bauteile, mit denen wir gute Erfahrungen gemacht haben. Je nach Speizialisierung können selbstverständlich weniger oder auch andere Bauteile verwendet werden.

  • Arduino Uno (oder kompatibel), ca. 19€
  • Arduino Motor-Shield (oder Alternative), ca. 21€
  • zahlreiche Kabel (überwiegend m/m, aber auch m/w), Widerstände und LEDs, ca. 6€
  • ggf. Ultraschall-Sensor HC-SR04, ca. 4€
  • ggf. Line Follower QRE1113, ca. 3€
  • I2C LCD-Display YWRobot LCD1602, ca. 14€
  • Sparkfun Magician Robot-Chassis, ca. 18€
  • ggf. Thumb-Joystick, ca. 6€

Auf Anfrage kann ich Ihnen gerne entsprechende Händler nennen, die diese Teile verkaufen. Um nicht bestimmte Firmen zu bevorzugen oder den Eindruck zu erwecken, die Teile gäbe es nur dort, haben wir hier keine Links aufgeführt.

 

Interessante Informationsquellen für den Unterricht

  • Buch "Getting Started with Arduino", ISBN 978-1449363338, in gut verständlicher englischer Sprache geschrieben, bietet einen guten ersten Überblick über Physical Computing und einige erste Programme
  • Buch "Arduino Praxiseinstieg" von Thomas Brühlmann, mittlerweile in der Neuauflage und der ISBN 978-3958450707, bietet auf knapp 700 Seiten einen detaillierten und gut sortierten Überblick über den Arduino und die Möglichkeiten. Viele (kostengünstige) zusätzliche Sensoren werden erläutert und programmiert. Dabei kommt die Theorie dahinter nicht zu kurz. 
  • Buch "Arduino Workshops - Eine praktische Einführung mit 65 Projekten" von John Boxall, ISBN 978-3864901065, eine umfangreiche Ausführung, die die Möglichkeiten des Arduinos zusammen mit kostengünstig ausgewählten Sensoren aufzeigt. Dieses Buch bot mir zum einen den Effekt "Aha, das geht auch für sehr wenig Geld", zum anderen ist die Beschreibung der Projekte aus meiner Sicht gelungen. Zum Verständnis ist es nicht notwendig, die Schaltungen aufzubauen. 
  • Die zahlreichen Internetseiten helfen auch. Allerdings sind die Bücher mit dem entsprechenden Hintergrundinformationen aus meiner Sicht unersetzlich.
  • Eine mögliche Software-Lösung für das "Arduino-Mobil" kann bei Bedarf zugesendet werden. Wir bitten um einen Nachweis der Lehrtätigkeit an einer Schule im In- oder Ausland. Da die Software in den Grund- und Leistungskursen von den SchülerInnen entwickelt wird, können wir hier keine Musterlösungen anbieten. Wenn Sie sich für dieses Projekt interessieren, so schreiben Sie uns eine E-Mail (siehe oben unter "Kontakt").  

Wir würden uns sehr über Ergänzungen der Quellen, spannende Links und alternative Vorschläge freuen!

 

Eine äußerst sehenswerte Lösung

Im Leistungskurs Informatik hat das Team um den Schüler Paul Rezmer mit sehr viel Arbeit einen äußerst sehenswerten Arduino-Roboter gebaut. Er enthält neben einem Ultraschallsensor einen Liniensensor, einen Potentiometer, ein Display, zwei Motoren, einen Arduino mit Motorshield, einen An/Aus-Schalter, zwei Blinker sowie zahlreiche Kabel und Widerstände. Dazu gehört ein ausgeklügeltes Programm, das den Roboter innerhalb eines schwarz umrandeten Feldes fahren lässt, der gleichzeitig auf Hindernisse reagiert und zum Teil zufallsgesteuert ausweicht. Auf dem Display sind die aktuellen Werte der Sensoren zu sehen - sofern man den Startknopf gedrückt hat.

Hier ein paar Bilder (bitte anklicken zur Vergrößerung):

 

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Fotogalerie

Hier eine Fotogalerie mit verschieden Bildern aus dem Arduino-Projekt (bitte anklicken zur Vergrößerung):

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