Einführung in die Datenverarbeitung mit Arduino in C++

  • Informatik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • 2 bis 3 Unterrichtsstunden
  • Arbeitsblatt, Didaktik/Methodik, Ablaufplan
  • 2 Arbeitsmaterialien

In dieser Unterrichtseinheit zur Einführung in die Datenverarbeitung lernen die Schülerinnen und Schüler die Software Arduino und damit Technologie kennen, die im Weltall bei Raummissionen verwendet wird. Diese Unterrichtseinheit kann als Einstieg in die Thematik der C++ Programmierung verwendet werden.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit "Einführung in die Datenverarbeitung mit Arduino in C++" führt hin zur Programmierung von verschiedensten computergesteuerten Abläufen mithilfe der Programmiersprache C++. So schreiben die Schülerinnen und Schüler selbst einen Quelltext, der verschiedene Prozesse in Gang setzen soll. Des weiteren lernen Sie die Benutzeroberfläche von Arduino kennen und bauen selbst einen Schaltkreis. Auch der Sinn und Zweck von C++ basierten Progammierungen im Alltag einer Weltraum-Mission wird anhand von Beispielen erläutert. So führen die Lernenden Messungen orientiert an der eigenen Umwelt aus und bewerten diese.

Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Überblick

Durch den Umgang mit dem Arduino-Tool lernen die Schülerinnen und Schüler Technologie kennen, die im Weltraum verwendet wird: Arduino ist eine Open-Source-Plattform, die dazu verwendet wird, eine große Bandbreite an elektronischen Projekten durchzuführen. Dies beinhaltet sogar die Möglichkeit, echte Weltraummissionen zu simulieren, wie zum Beispiel ExoMars. Arduino beinhaltet sowohl eine physische, programmierbare Leiterplatine (Hardware) als auch eine Software IDE (Integrated Development Environment), die auf einem Computer verwendet werden kann.

In dieser Unterrichtseinheit bauen die Schülerinnen und Schüler Schaltkreise, die dazu verwendet werden, eine LED zum Leuchten zu bringen und Temperatur, Druck und Höhe zu messen. Der Umgang mit der Arduino IDE-Software dient der Einführung in die Grundlagen des Programmierens mit C++. Die Aufgaben können ein Anfangspunkt sein für zukünftige Teilnahmen am CanSat-Wettbewerb.

  • Altersgruppe: 14 bis 20 Jahre
  • Lehrplanbezug: Programmieren, Elektronik
  • Schwierigkeitsgrad: Mittel
  • Benötigte Zeit: 90-120 Minuten

Voraussetzungen

Sowohl die Arduino Software (kostenlos im Internet unter www.arduino.cc verfügbar) als auch die entsprechende Hardware ist notwendig.

Benötigte Hardware:

  • Lochrasterplatte
  • Drucksensor MPX4115A
  • Widerstand mit 220 Ohm und 10k Ohm
  • USB-Kabel
  • Kabel
  • LEDs
  • Temperatursensoren (zum Beispiel der LM35)
  • Arduino Platine

Ausreichende PC-Arbeitsplätze für die einzelnen Schülerinnen und Schüler, beziehungsweise Kleingruppen, sollten gegeben sein.

Vorkenntnisse

Die Schülerinnen und Schüler sollten ein grundlegendes Verständnis von elektronischen Komponenten haben.

Unterrichtsmaterial "Einführung in die Datenverarbeitung mit Arduino in C++" zum Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

  • verbessern ihre analytischen Fähigkeiten.
  • verstehen und üben am Beispiel C++, wie Programmiersprachen funktionieren.
  • bauen selbstständig eigene Schaltkreise.
  • verstehen, wie Sensoren dafür genutzt werden, Daten zu sammeln.
  • verbessern ihre Teamfähigkeit, indem sie gemeinsam Lösungen finden.
Frei nutzbares Material
Die von Lehrer-Online angebotenen Materialien können frei für den Unterricht genutzt und an die eigene Zielgruppe angepasst werden.

In Kooperation mit

ESERO Germany

Dieses Material wird angeboten von ESERO Germany, dem European Space Education Resource Office in Deutschland. ESERO ist ein gemeinsames Projekt der European Space Agency (ESA) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).