Bau von digitalen Messgeräten mit dem Mikrocontroller Arduino
Um Schülerinnen und Schüler an Blackboxen wie Smartphones oder digitale Messgeräte heranzuführen haben Frank Lüthjohann, Leitung der nawi:werft, und Marc Reid, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik (IPN) eine dreiteilige Fortbildung entwickelt. Lehrkräfte an berufsbildende Schulen, Gemeinschaftsschule und Gymnasium können sich ab sofort für das Angebot zum Bau von digitalen Messgeräten für den naturwissenschaftlichen Unterricht anmelden.
Im Unterricht bietet sich der Einsatz eines Mikrocontrollers an, damit Schülerinnen und Schüler verstehen, wie digitale Messgeräte funktionieren. Unterschiedliche Sensoren messen zum Beispiel die Temperatur und auch bei der Ausgabe der Messwerte gibt es verschiedene Möglichkeiten wie das Speichern auf SD-Karten oder die Anzeige auf einem Display.
In der dreiteiligen Fortbildung bauen und erproben die Teilnehmenden auf Basis des Arduino Uno digitale Messgeräte. Dabei erfahren sie außerdem, wie diese im Unterricht für Experimente mit Schülerinnen und Schülern, Demonstrationsexperimente oder Projekte eingesetzt werden können. Auch individuelle Forschungsfragen können Schülerinnen und Schüler mit arduinobasierten Messgeräten bearbeiten.
Basics – Sensoren und Aktoren am Beispiel eines Roboterfahrzeugs
In der ersten Veranstaltung am Mittwoch, 17. November, erlernen die Teilnehmenden handlungsorientiert die Basics zum Umgang mit dem Mikrocontroller Arduino. Gemeinsam mit den Referenten bauen und programmieren sie von 9 Uhr bis 15 Uhr ein Roboterfahrzeug, das selbstständig Hindernisse erkennt und ihnen ausweicht. Folgende Fragen stehen dabei im Fokus:
- Was ist ein Arduino?
- Wie ist der Arduino aufgebaut?
- Wie programmiert man einen Arduino?
- Wie bindet man Sensoren und Aktoren ein?
- Was für Fehler treten häufig auf und wie man kann man diese beheben?
DigitObs – Digitale Messwerterfassung im Unterricht
Im zweiten Teil erfahren die Teilnehmerinnen und Teilnehmer am Donnerstag, 25. November, von 14 Uhr bis 18 Uhr mehr über den Einsatz des Arduinos als digitales Messgerät im naturwissenschaftlichen Unterricht und bereiten diesen vor. Beispiele hierfür sind der Bau eines Abstandsmessgeräts, eines Digitalthermometers und eines Multimeters.
Im Anschluss können die Lehrkräfte die digitalen Messgeräte im Unterricht erproben. Gerne kommt einer der Referenten mit einer studentischen Hilfskraft sowie mit einem Klassensatz an Materialien in die Schule, um beim Bau und beim Einsatz der digitalen Messgeräte zu unterstützen.
Projektideen für den naturwissenschaftlichen Unterricht
Am Mittwoch, 26. Januar 2022 reflektieren die Teilnehmende im dritten Teile der Fortbildung , von 14 Uhr bis 18 Uhr den Einsatz der Messgeräte in ihrem Unterricht. Außerdem diskutieren sie Beispiele für Projekte wie ein Energiesparhaus sowie für Langzeit-Untersuchungen wie einen Flaschengarten oder eine Wetterstation.
Da die drei Fortbildungsteile inhaltlich aufeinander aufbauen, ist die Teilnahme an einzelnen Terminen leider nicht möglich.
Die Fortbildungsveranstaltung im Überblick:
- Was? Lehrkräftefortbildung: Wir öffnen die Blackbox!
- Wann? Insgesamt drei Termine, die aufeinander aufbauen
- Mittwoch, November, 9 bis 15 Uhr: Basics – Sensoren und Aktoren am Beispiel eines Roboterfahrzeugs (Teil 1)
- Donnerstag, 25. November, 14 bis 18 Uhr: DigitObs – Digitale Messwerterfassung im Unterricht (Teil 2)
- Mittwoch, 26. Januar, 14 bis 18 Uhr: Projektideen für den naturwissenschaftlichen Unterricht (Teil 3)
- Wo? Die erste Veranstaltung findet in der Kieler Forschungswerkstatt (Am Botanischen Garten 16i, 24118 Kiel) statt, die anderen beiden Termine finden ebenfalls in Kiel statt (Ort wird noch bekannt gegeben)
Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer erhalten ein kostenloses Materialpaket, das den Mikrocontroller sowie alle benötigten Aktoren und Sensoren enthält. Im Anschluss an die Fortbildung kann dies zur weiteren Arbeit mit den Schulklassen genutzt werden.
Anmeldung:
Für die Teilnahme an der Fortbildung ist eine verbindliche Anmeldung erforderlich. Diese ist noch bis zum 10. November unter der Buchungsnummer BIO0315 bei formix möglich.
Weitere Informationen und Fragen:
Marc Reid
Leibniz-Institut für die Pädagogik der
Naturwissenschaften und Mathematik (IPN)
Abteilung Didaktik der Physik
Projekt OER@IPN
E-Mail: reid@leibniz-ipn.de
Über die Referenten
Frank Lüthjohann unterrichtet an der Lilli-Martius-Gemeinschaftsschule in Kiel mit Schwerpunkt Naturwissenschaften fachübergreifend. In der Kieler Forschungswerkstatt leitet er die nawi:werft.
Marc Reid ist Lehrer für Mathematik und Physik an einem Kieler Gymnasium und arbeitet als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt OER@IPN am IPN.
Hintergrund
Die Fortbildung ist eine Kooperation der nawi:werft mit den Projekt OER@IPN. Ziel dieses Projektes ist es, qualitativ hochwertige, oftmals empirisch erprobte Unterrichtsmaterialien als Open Educational Resources (OER) zugänglich zu machen. Fachdidaktikerinnen und -didaktiker haben diese Materialien in enger Zusammenarbeit mit Lehrkräften aufgearbeitet sowie weiterentwickelt. Über die von IPN und CAU betriebene Plattform fOERde – Forschungstransfer durch OER können Interessierte sie herunterladen, bearbeiten und weiterverbreiten.
IPN | Leibniz-Institut für die
Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik | Olshausenstraße 62 | D-24118 Kiel