Automatisierte Prozesse

Eine Konsequenz des technischen Fortschritts ist die zunehmende Automation. Dabei haben sich Maschinen von rein mechanischen über elektronische zu Informatiksystemen gewandelt. Der Fokus der Automation liegt heute nicht mehr ausschließlich in der Fertigung, sondern auch im Komfort, in der Assistenz und Kommunikation. So vermeiden beispielsweise Fahrerassistenzsysteme Unfälle, sorgt moderne Versorgungstechnik für Behaglichkeit in Wohnungen, verbinden Kommunikationsmittel Menschen auf unterschiedlichsten Wegen. Durch die exemplarische Konstruktion von Informatiksystemen erschließt sich den Schülerinnen und Schülern ihr Aufbau und ihre Funktionsweise. Sie werden in die Lage versetzt, die Zuverlässigkeit, den Nutzen, aber auch die Risiken von automatisierten Prozessen zu beurteilen.

Zu diesem Lernfeld gehören folgende Module:

  • Automatisierte Prozesse im Alltag
  • Modellierung von Automaten
  • techn. Realisierung automatisierter Prozesse

Ausgewähltes Material zu:

Informatik, Automatisierte Prozesse, Automatisierte Prozesse im Alltag, Modellierung von Automaten, techn. Realisierung automatisierter Prozesse, Sekundarbereich I

 

Unterrichtseinheit: Sensoren und Automatisierungstechnik mit MecLab

Messen, Steuern, Regeln: Sensoren im Alltag

Hier finden Sie ein sehr umfangreiches Materialpaket für den Informatik-Unterricht in den Klassenstufen 8 - 10.

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www.uni-goettingen.de

Algorithmisches Problemlösen mit dem Legoroboter

Im ersten Teil dieser Unterrichtseinheit lernen die Schüler*innen die gezielte Bewegung des Roboters mithilfe zweier Motoren. Im zweiten Teil kommt die Reaktion auf die Eingaben der Sensoren hinzu. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Rekonstruktion bekannter Systeme aus dem Alltag.

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Ideen für die Rekonstruktion von Informatiksystemen im Alltag

Informatiksysteme begegnen uns überall, sei es der Rasenmähroboter im heimischen Garten, ein Fahrassistenzsystem im Auto oder eine Lichtschranke zum Zählen der Besucher einer Veranstaltung. Viele Systeme lassen sich bereits mit Mitteln der Schulinformatik rekonstruieren. In diesem Materialpaket werden zwei Beispiele konkret angeleitet sowie eine Vielzahl weiterer Ideen zur Rekonstruktion von Informatiksystemen im Alltag aufgelistet. Als Werkzeuge werden Calliope mini oder der Roboter LEGO® MINDSTORMS® Education EV3 verwendet, alternativ können ausgewählte Beispiele in Scratch 3.0 oder Snap! simuliert werden

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www.me-vermitteln.de

Automatisierung mit Schwerpunkt Roboterprogrammierung

In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich die Schüler*innen mit Problemstellungen aus der Automatisierung am Beispiel eines virtuellen Roboters, des „open Roberta“-Projektes. Sie erlernen dabei die Programmiersprache NEPO und verwenden virtuelle Messsensoren zur Regelung und Steuerung des Roboters. Die Unterrichtseinheit enthält drei Schülerarbeitsblätter sowie Hinweise und Lösungen zu den Aufgaben für Lehrkräfte.

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app.code-it-studio.de

Code it: Programmieren online lernen

Code it! ist eine webbasierte Lernplattform, mit der Kinder und Einsteiger spielerisch Programmieren lernen können. Das Angebot von Code it! umfasst Onlinekurse, kindgerechte Programmierumgebungen und Unterrichtsmaterialien für Lehrer. Die Angebote für Schülerinnen und Schüler sind immer gratis.

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Ein Krimi-Rätselspiel für den Informatik-Unterricht

Fall 181120

Fall 181120 überträgt die Spielerfahrung sogenannter Live-Escape-Games auf den Informatik-Unterricht. Das Spiel stellt Teams aus bis zu 6 Schülerinnen und Schülern ab Klassenstufe 10 vor die Herausforderung, in 90 Minuten die Ermittlungen in einem fiktiven Kriminalfall nachzuvollziehen. Dabei wollen nicht nur unterschiedliche multimediale Spuren in den korrekten Zusammenhang gebracht werden: Um die Rätsel zu lösen, müssen die Spielerinnen und Spieler ihre informatischen Kompetenzen gekonnt anwenden.

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Einstieg in die Algorithmik mit dem Calliope mini

Unterschiedliche, überschaubare Physical Computing Projekte bilden bei diesem Materialpaket den Kontext für den Einstieg in die Algorithmik. Als Sensor-Aktor-System kommt dabei der Calliope mini zum Einsatz. Neben den Sensoren und Aktoren wird auch das Funkmodul des Calliope verwendet. Die Materialien eigenen sich insbesondere für jüngere Schüler*innen.

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Fitnessarmband der Zukunft

Im Rahmen dieser Unterrichtsreihe entwickeln Schüler*innen eigenständig Ideen für ein "Fitnessarmband der Zukunft". Im Vordergrund steht dabei der kreative Charakter sowie das Erschaffen eines eigenen, tatsächlich funktionsfähigen Produktes. Als Werkzeug wird der Calliope mini verwendet, der verschiedenste zur Umsetzung von Schüler*innenideen nötige Sensoren zur Verfügung stellt.

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Algorithmisches Problemlösen mit dem App-Inventor

In diesen Materialien steht das algorithmische Problemlösen mit dem App-Inventor unter Verwendung von Sensoren und Aktoren des Smartphones im Vordergrund. Die Arbeitsblätter und Leitfäden bieten zum Teil unterschiedlich gestufte Hilfen an und können sowohl in Lerngruppen mit als auch ohne Programmiervorerfahrungen eingesetzt werden. Zusätzlich laden ausgewählte Beispiele zur Diskussion über Chancen und Risiken der selbst implementieren Funktionalitäten ein.

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Software zur Verwendung von Sensorboards in Snap!

Mithilfe dieser von Andreas Flemming entwickelten Software können Sensordaten unterschiedlicher Sensorboards (unter anderem des Calliope mini) an Snap! weitergeleitet werden.

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