Naturwissenschaftliches Profil Klasse 10

Die Fakultät für Elektrotechnik und Informatik der Leibniz Universität Hannover hat die diesjährige Runde der Intel-Leibnitz-Challange gestartet. Ziel des Wettbewerbs ist es, Schülern die Gelegnheit zu geben, im Team innovative Lösungen für ungelöste Probleme zu finden, und sich dabei mit neuen Technologien, Informatik und Naturwissenschaften zu beschäftigen. Der Wettbewerb wird in 4 Runden ausgetragen. Jedes Team hat für die Bearbeitung der gestellten Aufgabe mehrere Wochen Zeit, bis die nächste Aufgabe folgt. Dieses Jahr dreht sich alles um das Thema Wetter. Jedem Team wird ab der zweiten Aufgabe ein Mikrocontrollerboard für die Durchführung der Messungen und Bearbeitung der Aufgaben zur Verfügung gestellt.

Da sich die behandelten Themen in großen Teilen mit den Inhalten der Fächer Mathematik, Physik, Biologe, Geografie und Informatik decken, kann auch nach Absprache eine Wertung im Fach erfolgen. Die Schüler des naturwissenschaftlichen Profils der Klassenstufe 10 sind aufgrund ihrer Vorkenntnisse aus dem Lehrgang Messen, Steuern und Regeln besonders für eine Teilnahme prädestiniert. Sprecht euch ab und registriert euch bis zum 3. März auf der Seite des Veranstalters. Unterstützung in Form von Konsultationen zu den Aufgaben wird durch Herrn John gewährt.

Schüler, die nicht die 2 weiteren notwendigen Teampartner finden, setzen sich bitte ebenfalls mit Herrn John in Verbindung.

Zum Tag der erneuerbaren Energien wurden Schüler der Klassen 8 bis 12 dazu aufgerufen, ein Fahrzeug, das sich allein durch Sonnenenergie bewegt, zu bauen.

Dabei vertritt Tanomoton Solar, bestehend aus Tom Simon und Anton Siemens, das Marie-Curie Gymnasium. Die DREWAG stellte uns am 1. November 2007 ein Sortiment von Solarzellen sowie diversen Bauteilen zur Verfügung.

Zu gewinnen gibt es ein leXsolar-Experimentierkasten mit 14 Experimentierplätzen im Wert von ca. 4.500 €. Nun haben wir geschraubt und getüftelt. Das Auto könnt ihr dann am 26. April 2008 im Heizkraftwerk Dresden-Reick sehen, wenn wir gegen 45 Solarautos der anderen Teams antreten. Mehr Infos findet ihr unter www.drewag.de.

Der Unterricht im naturwissenschaftlichen Profil der Klassenstufe 10 geht in die Halbzeitpau­se. Im Unterschied zu den meisten Sportarten tritt nach der Pause eine komplett neue Schülermannschaft an um die ersten wirklich heißen (Löt)arbeiten in diesem Jahr zu absolvieren und in die Grundlagen der (Mikrocontroller)programmierung eingeweiht zu werden. Nach den ersten Stunden Theorie gilt es zunächst diese Bauelemente auf der Leiterplatte richtig zu verlöten und dem entstandenen Board mit selbst erstellten Programmen Leben einzuhauchen.

Die erste Gruppe des naturwissenschaftlichen Profils hat den Aufbau der Hardware abgeschlossen. In den vergangenen Wochen wurden in Partnerarbeit 9 Leiterplatten­ mit Bauteilen bestückt.­ Dazu ­mussten auf jedem Board über 80 verschiedenste Bauelemente mit insgesamt 400 Lötstellen bestückt werden. N­ach der erfolgreichen Inbetriebnahme aller­ Boards startete in dieser Woche die Einführung in die Programmierung von Mikrocontrollern.

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Für die nächsten Unterrichtswochen stehen unter anderem auf dem Plan:

• digitale Ausgabe zur Steuerung von Leuchtdioden und Relais sowie zur Tonausgabe,
• digitale Eingabe zur Abfrage von Tastern,
• Analog-Digital-Wandler zur Messung von physikalischen Größen,
• Kommunikation über die serielle Schnittstelle.

Die beteiligten Schüler und Lehrer bedanken sich bei unseren Sponsoren AMD Saxony LLC & Co. KG, Qimonda Dresden GmbH & Co. OHG und FUBA PRINTED CIRCUITS GMBH für die Unterstützung bei der Umsetzung des Projektes.

­In Zusammenarbeit den Fachschaften Physik und Informatik entstand die Idee, in einem neuen Unterrichtskonzept eine Einführung in die Programmierung mit einem Exkurs in die Mess-, Steuer- und Regelungstechnik zu verbinden.
Im Unterricht werden die Schüler ein eigens für diese Zwecke entworfenes Mikrorechnerboard bestücken, in Betrieb nehmen und später programmieren. Die Zentraleinheit besteht aus einem 16-MHz RISC-Prozessor der Firma Atmel mit 8 kByte Flash-Speicher.

Das Board hat folgende Eigenschaften:

• 3 Leuchtdioden zur Ausgabe, 2 Taster zur Eingabe,
• Piezo Schallwandler zur Tonausgabe
• serielle Schnittstelle zur Kommunikation mit dem PC,
• 6 Kanal 10-Bit ADC für Spannungsmessungen,
• 2 Potentiometer zur Simulation von veränderlichen Spannungen,
• 2-Kanal Motortreiber mit Einstellung der Drehrichtung und Drehzahl,
• Batteriegepufferte Echtzeituhr mit Datumsfunktion,
• LC-Display mit 2x16 Zeichen zur Textausgabe,
• 8 Portteiber für größere Lasten, und 2 Relais mit Wechsler,
• IR-Fernbedienung,
• 32 kByte EEProm für Messwerte und
• I2C-Bus für Erweiterungen.

 

Alle Anschlüsse des Prozessors sind frei zugänglich und können flexibel mit kleinen Steckbrücken an andere Bausteine angeschlossen werden. Die Software zur Programmierung des Boards ist frei erhältlich und kann unter diesem Link herunter geladen werden.

Der Aufbau eines solchen Experimentierboards durch eine ganze Klasse erfordert eine hohe Anfangsinvestiton, die wir unseren Sponsoren verdanken.

Ganz besonders bedanken wir uns an dieser Stelle bei AMD Saxony LLC & Co. KG vetreten durch Frau Gertel. Sie hat uns in der Planungsphase des Projektes ermuntert und durch die finanzielle Unterstützung das Projekt überhaupt ermöglicht.

Danken möchten wir auch Qimonda Dresden GmbH & Co. OHG, vertreten durch Frau Opitz. Im vergangenen Schuljahr (2006/07) konnten wir durch ihre Unterstützung den TU-VDE Roboterwettbewerb gewinnen. In diesem Schuljahr unterstützt uns das Unternehmen direkt bei der schulischen Ausbildung im naturwissenschaftlichen und informatischen Bereich.

Die Herstellung einer doppelseitigen Leiterplatte mit Durchkontaktierungen, Lötstopp-Lack und Bestückungsaufdruck ist mit einfachen Mitteln nicht möglich. Wir danken an dieser Stelle bei FUBA PRINTED CIRCUITS GMBH, vertreten durch Herrn Halmel, für die technische Beratung und Herstellung der Leiterplatten.­

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