Unterrichtsentwurf zur Prüfungsstunde für das 2. Staatsexamen im Fach Elektrotechnik. Die Schüler des dritten Ausbildungsjahres der Systeminformatiker werden bis auf zwei Schüler alle beim Marinearsenal Kiel vornehmlich in einer Ausbildungswerkstatt ausgebildet. Die Schüler des Marinearsenals haben dort bereits eine von ihnen entwickelte Mikrocontrollerplatine selbst erstellt (ätzen, löten und in Betrieb nehmen) und damit erste Programme ausprobiert. [...]
Inhaltsverzeichnis
1 Bedingungsanalyse
1.1 Informationen zur Klasse
1.2 Rahmenbedingungen der Schule
2 Didaktische Analyse
2.1 Thematische Überlegungen
2.2 Einordnung der Stunde in die Unterrichtssequenz
2.3 Intentionen der Unterrichtsstunde
3 Methodische Überlegungen
a) Einstieg
b) Intuitive Phase
c) Fachgerechte Lösung
d) Ergebnissicherung
4 Tabellarische Verlaufsplanung
5 Anhang
5.1 Erwartetes Tafelbild
5.2 Literatur
5.3 Verteilte Unterlagen
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Unterrichtseinheit ist die Befähigung der Schüler, eine temperaturgeregelte Lüftersteuerung mittels eines Mikrocontrollers (ATmega32) und dem digitalen Sensor DS1621 unter Verwendung des I²C-Busses zu realisieren.
- Grundlagen und Funktionsweise des I²C-Busses
- Integration und Ansteuerung des digitalen Sensors DS1621
- Erstellung von Programmabläufen (Struktogrammen) für Mikrocontroller
- Förderung der beruflichen Handlungskompetenz im Bereich Elektrotechnik
Auszug aus dem Buch
Methodische Überlegungen
a) Einstieg Um den Schülern eine Anwendungsmöglichkeit von Mikrocontrollern mit vielen Lösungsmöglichkeiten aufzuzeigen, wird ihnen die folgende Problemsituation auf einer Folie über den Beamer gezeigt. Auf dem Minenjagdboot „Grömitz“ fallen immer wieder die Anzeigen für die Suchradare aus. Ein Kollege hat festgestellt, dass ein zusätzlicher Lüfter in der Nähe der Monitore Abhilfe schaffen würde. Der Lüfter soll jedoch erst ab einer bestimmten Temperatur eingeschaltet werden. Daher ist es nun ihre Aufgabe, eine temperaturabhängige Lüftersteuerung zu entwickeln.
b) Intuitive Phase Die Schüler nennen die Komponenten, die sie dafür benötigen und entwickeln gemeinsam ein Technologieschema an der Tafel. Dabei fällt auf, dass der zur Verfügung stehende digitale Sensor DS1621 über den I²C-Bus angeschlossen werden muss. Gemeinsam wird an der Tafel ein Programmablaufplan bzw. ein Struktogramm entworfen. Daran ist zu erkennen, dass für die Initialisierung die Technologie des I²C-Busses und die Funktion des DS1621 geklärt werden muss. Diese Inhalte müssen erarbeitet werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Bedingungsanalyse: Dieses Kapitel beschreibt die Lerngruppe der Systeminformatiker und die technischen Voraussetzungen in der Ausbildungswerkstatt.
2 Didaktische Analyse: Hier werden die inhaltlichen Überlegungen zur temperaturgeregelten Lüftersteuerung sowie die pädagogische Einordnung in das Lernfeld 10 dargelegt.
3 Methodische Überlegungen: In diesem Abschnitt wird die Unterrichtsstruktur von der problemorientierten Einstiegsphase bis hin zur Ergebnissicherung erläutert.
4 Tabellarische Verlaufsplanung: Dieses Kapitel stellt den zeitlichen Ablauf der Unterrichtsstunde mit den jeweiligen Aktivitäten von Lehrkraft und Schülern sowie den eingesetzten Medien gegenüber.
5 Anhang: Der Anhang enthält ergänzende Materialien wie das erwartete Tafelbild, die verwendete Literatur sowie Hinweise auf verteilte Unterlagen.
Schlüsselwörter
I²C-Bus, ATmega32, Mikrocontroller, DS1621, Lüftersteuerung, Struktogramm, Sensorik, Programmierung, Elektrotechnik, Berufsschule, Unterrichtsentwurf, Schnittstellen, Signalverarbeitung, Fachkompetenz, Datenübertragung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit ist ein detaillierter Unterrichtsentwurf für das Fach Elektrotechnik, der sich mit der Entwicklung einer mikrocontrollergesteuerten Lüftersteuerung befasst.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind der I²C-Bus, die Ansteuerung digitaler Sensoren (DS1621), die Mikrocontroller-Programmierung mit dem ATmega32 und die methodische Unterrichtsplanung.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist es, Schülern die praktische Anwendung von Mikrocontrollern in einem technologischen Kontext zu vermitteln und die Fähigkeit zu fördern, technische Probleme eigenständig zu lösen.
Welche wissenschaftliche oder pädagogische Methode wird verwendet?
Es wird eine handlungsorientierte Methode verwendet, die durch Phasen wie Einstieg, intuitive Entwicklung, fachgerechte Lösung und Ergebnissicherung gekennzeichnet ist.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil werden die didaktische Analyse, die methodische Strukturierung des Unterrichts und der tabellarische Verlaufsplan detailliert ausgearbeitet.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich besonders durch Begriffe wie Mikrocontroller, I²C-Bus, Sensor DS1621, Lüftersteuerung und berufliche Handlungskompetenz charakterisieren.
Warum wurde das Szenario des Minenjagdboots „Grömitz“ gewählt?
Das Szenario dient als praxisnahe Problemsituation, um die Notwendigkeit einer temperaturabhängigen Steuerung zu motivieren und den Schülern einen realen Anwendungsfall zu bieten.
Welche Rolle spielt das Struktogramm in diesem Unterricht?
Das Struktogramm fungiert als essentielles Planungsinstrument, das den Schülern hilft, die logischen Abläufe der Programmierung des DS1621 und des I²C-Busses vor der eigentlichen Implementierung zu visualisieren.
- Citar trabajo
- Meike Herbers (Autor), 2010, Unterrichtsplanung: Anwendung des I²C-Busses mit dem ATmega32, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/197102
