Die Einführung in die Programmierung mit dem Arduino empfiehlt sich aus der Erfahrung heraus in der 9./10. Klassenstufe; in naturwissenschaftlich begabten Lerngruppen kann dies durchaus auch schon in der 8. Klassenstufe geschehen. Die guten Schüler können Sie als Unterstützer/Berater in den Unterricht einbinden bzw. ihnen Aufgaben geben, die eine Erweiterung des jeweiligen Projektes darstellen. Nicht alle Aufgaben auf den Arbeitsblättern müssen von allen Schülern in der gegebenen Reihenfolge bearbeitet werden; vielmehr stellen einzelne Aufgaben mögliche Differenzierungsangebote dar. Mehr und mehr gewinnt in den MINT-Fächern die Programmierung mit einem Mikrocontroller an Bedeutung. So heißt es beispielsweise im Bildungsplan des Faches Naturwissenschaft und Technik (NwT) in Baden-Württemberg: „Natürliche Vorgänge und technische Prozesse laufen häufig gesteuert oder geregelt ab. Die Schüler lernen die Prinzipien der Steuerung und Regelung kennen und entdecken, dass diese bestimmten Algorithmen folgen.“ Aber auch die Vermittlung von Grundlagen der Elektronik steht im Vordergrund, es geht einerseits um die Beschreibung der Funktion von Bauteilen elektrischer oder elektronischer Schaltungen und andererseits um die Realisierung elektrischer oder elektronischer Schaltungen.

Die Ampel dient als Beispiel aus der Lebensumgebung der Schüler, um sie in die Programmierung eines Mikrocontrollers einzuführen. Die Schüler lernen außerdem einzelne elektronische Bauteile und deren Funktionsweise kennen und können diese in einem Projekt zusammenführen. Eine schrittweise Vorgehensweise ist dabei zwingend erforderlich: Nach der Besprechung der theoretischen Grundlagen sollte vor der eigentlichen Programmierung der Aufbau der elektronischen Schaltungen erfolgen, um eine getrennte Fehlersuche zu ermöglichen. Sämtliche Schaltungen und Programme (Sketches) finden Sie in gesonderten Ordnern in den beiliegenden Zusatzmaterialien. Bitte beachten Sie dabei die konsequente und nützliche Verweisstruktur.

KOMPETENZPROFIL:

• Klassenstufe/Lernjahr: 9/10
• Dauer: 10 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • 1. Fachwissen: Mikrocontroller kennenlernen
  • 2. Erkenntnisgewinnung: einzelne Bauteile programmieren und in einem Projekt zusammenführen
  • 3. Methodik: elektronische Schaltungen stecken und Schaltpläne erstellen
• Thematische Bereiche: elektronische Schaltungen, Programmierung
• Medien: Arbeitsblätter, Farbfolie, Programmcodes
• Zusatzmaterialien: Lösungen und Erweiterungsmöglichkeiten zur Differenzierung