Loading...
 
Print

Schülerlabor-Modul zur Programmierung von Tinkerforge-Mikrocontrollern mit Java im Kontext Hausautomation

 
Staatsexamensarbeit
Fabian Blasius

Hintergrund

 
Ziel dieser Arbeit ist es, ein weiteres Modul für das SLI anzufertigen. Inhalt des Moduls ist die Programmierung von Mikrocontrollern auf einer höhersprachlichen Ebene (Java). Die Verwendung von Java ermöglicht aufgrund dem bei der Zielgruppe vorhandenen Vorwissen eine Fokussierung auf den Inhaltsbereich "Messen, Steuern, Regeln" und die Arbeits- und Funktionsprinzipien in diesem Zusammenhang. Die technischen Grundlagen können in diesem Fall außen vor gelassen oder zumindest deutlich in den Hintergrund geschoben werden.
Den Teilnehmern des Moduls sollen Grundkenntnisse und Fähigkeiten im Umgang mit Sensoren und Steuereinheiten vermittelt werden. Eingebettet werden diese Lernziele in den Kontext "Hausatautomation - Wir bauen das Haus der Zukunft". Dieser Kontext soll die Teilnehmer u.a. durch die Erzeugung von konkreten Produkten motivieren und durch die Lebensnähe und Alltagsbezogenheit der Inhalte die Relevanz der Thematik verdeutlichen.

Die SuS werden im Rahmen der SLI-Moduls folgende Bereiche der Hausautomation realisieren, d.h. aus TinkerForge-Hardware bauen und programmieren:

  • Steuerbare Steckdosen
  • Klimasteuerung
  • Alarmanlage
  • Jalousiesteuerung
  • Raumbeleuchtungssteuerung
  • Automatische Türöffner
  • Schimmelprävention
  • Zentrale Steuerung und Monitoring aller Einzelarbeiten auf einem Zentralrechner

 
Im Wesentlichen soll das Modul auf Basis der TinkerForge(external link)-Produktpalette basieren, die einen einfachen, einsteigerfreundlichen und modularisierten Umgang mit Mikrocontrollern ermöglicht.

Aufgabenstellung

 
Für die Realisierung des Moduls ergeben sich viele Aufgabenstellungen:

  • Klare Lernziele müssen definiert werden
  • Konkrete Lerneinheiten/Arbeitsprojekte aus dem Bereich Hausautomation müssen entworfen werden
  • Die Lerneinheiten müssen in Hard- und Software entwickelt werden
  • Zu den fertigen Lerneinheiten müssen entsprechende Leitfäden und didaktische Ausarbeitungen erstellt werden
  • Der theoretische Hintergrund zu diesem Modul muss erarbeitet werden. Dazu gehört u.a.:

 
1) Begründung für das Modul -> Kontext Schule
2) Vergleich mit Arduino (und anderen Alternativen)
3) Didaktische Ausgestaltung des Moduls
4) Reflexion der Ausarbeitung

 

Zusammenfassung

 
Die Staatsexamensarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer praktisch orientierten Exkursion für Schülerinnen und Schüler der Oberstufe zum Thema Hausautomation im Rahmen des InfoSphere - Schülerlabor Informatik der RWTH Aachen. Sie soll ihnen über den Schulunterricht hinaus Einblicke in Anwendungsfelder der Informatik geben und sie für das Fach interessieren. Die Teilnehmer können in der projektorientierten Veranstaltung selbstständig Hausautomations-Produkte herstellen und dabei auf entdeckende Weise neues Wissen und neue, fachübergreifende Kompetenzen erwerben. Für die Herstellung der Hausautomationsprodukte programmieren sie Mikrocontroller unter Java.
In dieser Arbeit wird nach einer didaktischen Zielsetzung und Einbettung in den Schulkontext die Entwicklung der Exkursion geschildert, bevor anschließend die didaktische Konzeption erläutert, analysiert und abschließend reflektiert wird.

 

 

 
TinkerForge(external link)
Schülerlabor Informatik(external link)

Betreuer

 


Created by holz. Last Modification: Sunday, 24. March 2013 12:53:41 by blasius.