USB-Kondensator-Taschenlampe

  • Bau Taschenlampe A Entladekurve Kondensator A
  • Messen 1 Messen 2
  • Taschenlampe A
  • Info B Mathe A Physik A Methode C Technik C
  • Die USB-Kondensator-Taschenlampe an der CBS Koblenz.

    Fachübergreifender Unterricht in Physik, Mathe, Elektrotechnik und Informatik
  • Handlungsorientierter Unterricht an der CBS Koblenz
  • Die Schüler erstellen eine Platine und bestücken diese nach dem selbstentwickelten Schaltplan.
  • Modularisierter Unterricht

Wie ist das Projekt aufgebaut?

Das Projekt besteht aus verschiedenen Lernmodulen, welche sich unterschiedlich zusammenstellen lassen. Die verschiedenen Module und die die abgeleiteten Kombinationsmöglichkeiten sind hier (als PDF) abgebildet

Die Module besitzen verschiedene thematische Schwerpunkte, welche sich unterschiedlichen Unterrichtsfächern zuordnen lassen, wie Physik, Informatik, Technik und Mathematik. Hierdurch wird ein fächerübergreifender bzw. fächerverbindender Unterricht im Besonderen begünstigt.

Durch die Flexibilität in der Kombination der Lernmodule kann das Projekt in verschiedenen Schulformen und Schularten - angepasst an die jeweilige Lerngruppe - durchgeführt werden.

Lernmodule

Technik A Technik C Technik B Physik A

Erarbeitung des Aufbaus und der Funktion der Taschenlampe

Kennenlernen der elektrischen Schaltungen und der Bauteile der Taschenlampe, wie Kondensator, LED, elektrischer Widerstand etc.

Bau der USB-Kondensator-Taschenlampe

Löten der Taschenlampe und ggf. eines µControllers im Leistungskurs Informatik

Erstellung von Schaltplänen

Erstellung von Schaltplänen für die Platine der Taschenlampe mit Lochmaster, sPan u.Ä.

elektrischer Widerstand und Stromkreis

Berechnung der notwendigen Vorwiderstände für die LED und den Kondensator der Taschenlampe

Niveau: Sek. II & Sek. I  Niveau: Sek. II & Sek. I  Niveau: Sek. II Niveau: Sek. II & Sek. I
       
Physik B Physik E Info A Info B

Erarbeitung Kondensator

Berechnung der Leuchtdauer der LED und Auslegung des Kondensators der Taschenlampe

Messwerterfassung mit einem µController

Aufnahme der Lade- und Endladekurve des Kondensators der Taschenlampe

Erarbeitung USB

Erarbeitung der Funktion und des Aufbaus von USB für die Auslegung des Stromkreises der Taschenlampe

Programmierung eines µControllers

Programmierung eines µControllers für die Aufnahme der Lade- und Entladekurven des Kondensators der Taschenlampe
Niveau: Sek. II Niveau: Sek. II & Sek. I Niveau: Sek. II & Sek. I Niveau: Sek. II & Sek. I
       
Info D Info C Mathe B Mathe A

Erarbeitung µController

Erarbeitung der Funktion und des Aufbaus eines µControllers für die Konstruktion und den Bau eines µControllers

App  Programmierung

Programmierung einer App mit App Inventor o.Ä. für die Messwertausgabe auf einem Smartühone oder Tabelt

Anwendung lineare Funktion

Anwendung linearer Funktionen für die Aufnahme der Strom-Spannungs-Kennlinienen der elektrischen Widerstände der Taschenlampe

Anwendung Exponentialfunktionen

Anwendung der Exponentialfunktionen für die Darstellung und Berechnung der Lade- und Entladekurven des Kondensators der Taschenlampe
 Niveau: Sek. II Leistungskurs Niveau: Sek. II  Niveau: Sek. II & Sek. I  Niveau: Sek. II
       

Methoden

Das Projekt USB-Kondensator-Taschenlampe begünstigt einen fächerübergreifenden bzw. fächerverbindenden Unterricht, welcher durch eine Projektarbeit gekenntzeichnet ist. Die Methode Flip Class Room und der Bilinguale Unterricht lassen sich in die Projektarbeit integrieren.

Methode A Methode C Methode B Methode D

Projektarbeit

Bau einer USB-Kondensator-Taschenlampe als fächerübergreifendes oder fächerverbindendes Projekt

Teamarbeit

Durchführung des Projektes „Bau einer USB-Kondensator-Taschenlampe“ in Teamarbeit

Flip Class Room

Bereitstellung von verschiedener Video-Anleitung, wie z.B. Programmierung eines μController

Bilingualer Unterricht

Lernaufträge, Informationsmaterialien, Lernvideos etc. werden in mehreren Sprachen zur Verfügung gestellt.

       

Weitere Module

Die verschiedenen Module des Projektes lassen sich unter Kombination neuer Module zu neuen Projekten zusammenstellen.

So wurde in der Jahrgangsstufe 13 des Beruflichen Gymnasiums unter Verwendung der USB-Kondensator-Taschenlampe die Kennlinien verschiedener LED's aufgenommen, um deren Schwellspannung zu bestimmen. Unter Verwendung der Schwellspannung verschiedener LEDs wurde das Planck’sche Wirkungsquantum im Physikunterricht hergeleitet.

In der Einführungsphase des Beruflichen Gymnasiums wurden die µController unter anderem zur Erarbeitung der Funktion verschiedener Kraftsensoren, wie Foliendrucksensor und Wägezelle eingesetzt. Die Foliendrucksensoren sind unter anderem in Autositzen für die Erkennung der Sitzbelegung verbaut. Die Wägezellen finden sich in jeder Digitalwaage. Die Messprogramme wurden in diesem Zusammenhang vorgegeben.

 Technik D  Physik D  Physik C

Messwerterfassung
ohne μController

Aufnahme von Kennlinien der Taschenlampe mit einem Multimeter

Bestimmung des Planck'schen
Wirkungsquantums

Aufnahme von Kennlinien verschiedener LEDs, Bestimmung der Schwellenspannung

Erarbeitung Funktion Kraftsensoren

Aufnahme von Kennlinien verschiedener Kraftsensoren bzw. Wägezellen

Niveau: Sek. I Niveau: Sek. II Leistungskurs Niveau: Sek. II & Sek. I