TAS 1
TAS - Teamarbeit in der Schule
Projektdauer: März bis Juni 2016
Termin: Mittwoch 10:15 - 13:15
Schule: Erasmus-Gymnasium Rostock
Teilnehmer: Lukas, Michael, Louis, Charlene, Sarah, Yaroslav (Klasse 9)
Motto des diesjährigen TAS-Unterrichts: "Auf den zweiten Blick..."
Projektinhalt:
Die Schülerinnen und Schüler bauen ein Landschaftmodell mit einer elektronisch gesteuerten Ampelanlage, solarbetriebenen Gebäuden und selbst fahrenden Fahrzeugen.
Praktische Tätigkeiten:
- Herstellen von Modellbäumen aus Zweigen und Papierservietten
- Bauen, testen und optimieren selbstfahrender Fahrzeuge (auf der Basis des SPURT-Roboters)
- Herstellen einer Brücke für die selbstfahrenden Fahrzeuge
- Zusammenbauen der Solarhäuser
- Montieren und Kleben von Spielgeräten für einen kleinen Spielplatz
- Montieren und Kleben einer Modell-Gärtnerei
- Planen und Gestalten der Modellplatte
- Montieren und Löten der elektronischen Ampelsteuer-Platine
- Herstellen von Ampeln aus Kunststoffteilen (Sägen, Kleben, LEDs / Schaltdraht löten)
- Herstellung der korrekten Verbindungen zwischen Ampelsteuer-Platine und Ampeln
Die Ampelsteuerung (Pollin-Bausatz) wurde neu programmiert
Download des kompletten Projektordners (ready for WinAVR)
Themenvorschläge für die Facharbeit
Außerdem schreibt jeder Projektteilnehmer eine Facharbeit über einen Teil des Projektes.
Thema 1: Solarzellen
- Definition Solarzelle / Photovoltaik / photovoltaischer bzw. photoelektrischerv Effekt
- Welche verschiedenen Typen / Bauformen von Solarzellen gibt es? (Halbleiter -> Silizium, organische Solarzellen, Grätzelzellen...)
- Warum werden die meisten Solarmodule heute aus Silicium hergestellt?
- Typen und Wirkungsgrade der verschiedenen Silizium-Solarzellen kurz erläuetern (Dickschicht, Dünnschicht)
- Aufbau und Wirkungsweise einer Silicium-Solarzelle (mit möglichst selbst gezeichneter Grafik)
- Wie werden Solarzellen zu Solarmodulen verschaltet?
- Welche Probleme gibt es bei der Zusammenschaltung einer größeren Anzahl von Solarmodulen? (Abschattung -> Schutzdioden)
- Verfügbarkeit der Solarenergie (Ausbeute im Sommer / Winter bzw. Tag / Nacht)
- Probleme durch Erwärmung der Solarzellen (Wirkungsgrad)
- Quellenangaben nicht vergessen!
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle
Thema 2: Regenerative Energie
- Aus welchen Quellen stammt heute die Elektroenergie in Deutschland?
- Welche regenerativen Energien gibt es?
- Grundsätzliches Wirkprinzip von Windkraftanlagen, Solaranlagen, Biogasanlagen...
- Wie groß ist der Anteil der regenerativen Energien in Deutschland (eventuell mit selbst gezeichnetem "Tortendiagramm" -> Microsoft Office / Libre Office)
- Welche Probleme ergeben sich durch die Einspeisung großer "Mengen" regenrativer Energien in das Stromnetz (siehe auch Grundlast-Kraftwerke, Spitzenlast-Kraftwerke)?
- Wie kann regenerative Energie gespeichert werden?
- Welche ökologischen Probleme bringen Windkraftanlagen, Biogasanlagen (die meist direkt Strom erzeugen und einspeisen), Solaranlagen?
- Was bedeutet "Smart Grid"? (eventuell mit Grafik)
- Quellenangaben nicht vergessen!
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Intelligentes_Stromnetz
Thema 3: Moderne Ampelsteuerungen
- Was ist eine Lichtsignalanlage?
- Wo / wofür werden diese verwendet?
- Sprachgeschichtliche Herkunft des Wortes "Ampel".
- Historische Entwicklung / Geschichte der Lichtsignalanlagen (Heuer-Ampel, Verkehrsturm Potsdamer Platz)
- Übliche Ampelphasen in den meisten europäischen Ländern (Signalfolge mit vier Zuständen ->Grafik selbst zeichnen!)
- Wie funktioniert eine deutsche "Standard-Ampelanlage" an einer Kreuzung (mit Fußgänger-Ampeln)? Versuche einmal, eine Tabelle zu entwickeln, wie die einzelnen LEDs unsere Modellanlage geschaltet werden müssen! (auch die Fußgänger-Ampeln berücksichtigen)
- Zeichne auch ein Bild unserer Ampelanlage (mit Fußgänger-Überwegen und Fußgängerampeln)
- Welche Typen von verkehrsabhängigen Steuerungen gibt es?
- Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Ampel#Ablauf_und_Technik
- Was bewirkt eine verkehrsabhängige Steuerung?
Siehe auch: https://de.wikipedia.org/wiki/Ampel
http://www.pollin.de/shop/dt/Njc4OTgxOTk-/Bauelemente_Bauteile/Bausaetze_Module/Bausaetze/Bausatz_Ampelsteuerung.html
http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de/modul/gruen-gelb-rot-aufbau-modellierung-und-programmierung-einer-ampelanlage
http://www.hans-p-schneider.de/informatik/pdfs/ampel.pdf
http://bascom-forum.de/mediawiki/index.php/1.1.3_Realistische_Verkehrsampelsteuerung
Thema 4: Planung und Bau eines autonom fahrendes Linienfolger-Fahrzeuges
- Beschreibung Elektronikschaltung und Funktion des "normalen" SPURT-Roboters (Fotos)
- Beschreibung der Funktion des Linienfolgers (mit Fotos)
- Zeichnen und Erläutern der elektronischen Schaltung
- Ausmessen und Zeichnen des mechanischen Aufbaus des Fahrzeugs
- Funktion und Aufbau des Gleichstrommotors
Thema 5: Der Weg zum autonomen Fahren
- Aktuelle Projekte von Daimler, Google und Co.
- Welche Anforderungen werden an autonom fahrende Fahrzeuge gestellt?
- Welche Sicherheitsanforderungen sind unerlässlich?
- Wie muss die Infrastruktur (Straßen, Kreuzungen usw.) ausgerüstet werden?
- Gibt es Konzepte / Testfahrzeuge, die auch auf herkömmlichen Straßen unfallfrei fahren?
Thema 6: Projektdokumentation
- Thema: Planung und Bau eines Landschaftmodell mit einer elektronisch gesteuerten Ampelanlage, solarbetriebenen Gebäuden und selbst fahrenden Fahrzeugen
- Skizze der Fahrstrecke / Modellplatte
- Fotos der einzelnen Komponenten (Ampelsteuerung, Ampeln, Häuser, Bäume)
- Fotos der fertigen Platte
- Beschreibung / Anleitung zum Herstellen der Bäume und Büsche
- Beschreibung der autonomen Fahrfunktion der Linienfolger-Fahrzeuge
Tipp: Quellenangaben nicht vergessen! Fremde Fotos und Grafiken müssen gekennzeichnet werden!
Besser ist es, Skizzen und Grafiken selbst zu zeichnen und Fotos (wenn möglich) selbst zu schießen.
Oder: Man sucht in speziellen Foto-Portalen nach frei verwendbaren Fotos und verwendet diese. Auch hier wird meist eine Quellenangabe gefordert (Creative Commons, Public Domain...).