Cardboard Smart Home
Programmieren, Gestalten und Automatisieren mit Calliope & LOFI ROBOT
In diesem Projekt bauen die Schülerinnen und Schüler ein funktionales Smart Home aus Karton. Das minimalistische Modell wird gefaltet, montiert und kreativ gestaltet. Anschließend werden technische Komponenten ergänzt und mit einem Mikrocontroller gesteuert.
Mit Calliope mini lassen sich Beleuchtung, Tür, Fensterüberwachung, Alarmfunktionen oder einfache Klimasteuerungen programmieren. Sensoren ermöglichen automatisierte Abläufe, die an Alltagssituationen anknüpfen.
Geeignet für:
ab Klasse 5 - Grundlagen Programmieren & Technik
ab Klasse 7 vertieft - Sensorik, Automatisierung, App-Steuerung
Unterrichtsfächer: Technik, Informatik, MINT, Kunst, Werken
Gruppenarbeit 2-4 SuS, Projektunterricht, AGs, Makerspace
Zeitrahmen:
2–3 Unterrichtsstunden: für Aufbau des Kartonmodells & erste Funktion wie z. B. Licht oder Tür
4–6 Unterrichtsstunden: Erweiterung um Sensoren, Automatisierungen und Gestaltung
Als Projektunterricht: flexibel erweiterbar über mehrere Wochen
Lernbereich:
- Programmieren & Coding
- Robotik & Automatisierung
- MINT (Elektronik, Informatik, Technik)
- Digitale Bildung
- Werken & Gestalten
- Bildung für nachhaltige Entwicklung (Upcycling)
Differenzierungsmöglichkeiten:
Das Projekt ist modular aufgebaut und lässt sich flexibel an unterschiedliche Lernvoraussetzungen anpassen. Je nach Lerngruppe können Gestaltung, Modellbau oder technische Funktionen im Mittelpunkt stehen. Auch der Umfang der Programmierung lässt sich variieren, sodass Schülerinnen und Schüler auf unterschiedlichen Niveaus am gleichen Projekt arbeiten können.
Was wird geschult?
Folgende Kompetenzbereiche werden mit diesem Modell besonders gestärkt:
Fachkenntnis:
- Programmierlogiken (z. B. Wenn–Dann)
- Sensoren und Aktoren
- einfachen Automatisierungssystemen
- grundlegendes Verständnis von Steuerungs- und Regelprozessen
- Zusammenhänge zwischen Hardware (Motor, LEDs, Sensoren) und Software
Medienkompetenz
- nutzen Apps, Bluetooth und digitale Steuerungen
- verstehen Vernetzung im Alltag
- reflektieren Chancen und Grenzen von Smart-Home-Technik
- erkennen Funktionsweisen digitaler Systeme im Alltag
- bewerten Nutzen und mögliche Risiken automatisierter Technik
Kreativität
- individuelles Gestalten des Kartonmodells
- kreative Lösungen bei Funktion & Design
- Verbindung von Technik und Ästhetik
- Entwicklung eigener Ideen für Smart-Home-Funktionen
- individuelle Gestaltung und Erweiterung des Modells
Das wird benötigt:
Material:
- Karton für das Smart-Home-Modell (ca. 2,5-3,5mm)
- Schrauben und Muttern
- Muster-/Papierklammern
- Gummibänder
- Calliope mini v3
- Calliope Mini V3 Servoboard
- 180° Servomotor
- LED-Strip oder LEDs für Beleuchtung
- Verbindungskabel bzw. Krokodilklemmen
- Module und Sensoren je nach Erweiterung
Nützlich ist auch:
- Tablet oder Smartphone für App-Steuerung und Bluetooth
- Computer/Laptop für das Programmieren
- Farbstifte, Marker oder Acrylfarben zur Gestaltung
- Schneidunterlage
- zusätzlicher Karton für Umbauten und Erweiterungen
- Lasercutter (optional, z. B. für Makerspace oder AGs)
Werkzeuge:
- Schere
- Lineal
- Bleistift
- Schraubenzieher
Unterrichtsablauf:
Der Einstieg erfolgt über die Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler. In einem kurzen Gespräch wird geklärt, was unter Smart Home verstanden wird und wo solche Funktionen im Alltag bereits begegnen (z. B. Licht, Heizung, Alarm). Dabei stehen Nutzen und Funktionen im Vordergrund – nicht technische Details. Diese Phase eignet sich gut für ein kurzes Klassengespräch oder Brainstorming, um Vorwissen zu aktivieren und unterschiedliche Erfahrungsstände sichtbar zu machen.
Mögliche Einstiegsfragen: Habt ihr zu Hause Geräte, die sich automatisch steuern? Was passiert, wenn es dunkel wird oder jemand die Tür öffnet? Welche Aufgaben könnte ein „intelligentes Haus“ übernehmen? Wo seht ihr Vorteile – und wo mögliche Probleme?
Anschließend bauen die SuS das Kartonmodell des Hauses auf (siehe Vorlage als Download) und gestalten es individuell. Diese Phase schafft Orientierung, fördert räumliches Denken und ermöglicht erste Ideen, wo technische Funktionen sinnvoll eingesetzt werden könnten.
Im nächsten Schritt werden einzelne Smart-Home-Funktionen umgesetzt, z. B. Licht, Tür oder Alarm. Die Funktionen werden nacheinander programmiert und getestet. Mit Calliope mini erleben die Lernenden unmittelbar, wie Programmierlogik reale Wirkung zeigt. Einen detaillierten Projektaufbau in Phasen mit begleitende Aufbauvideos findest du dazu weiter unten.
Zum Abschluss präsentieren die Gruppen ihr Smart Home, erklären ihre Funktionen und reflektieren, welche Ideen gut funktioniert haben und wo Smart-Home-Technik im Alltag sinnvoll oder kritisch zu betrachten ist.
Tipps zu Sozialform & Organisation
Gruppenarbeit in 2–4 Personen hat sich bewährt. Eine Arbeitsteilung nach Gestaltung, Technik und Programmierungfördert Zusammenarbeit und entlastet die Lernenden. Nicht jede Gruppe benötigt alle Materialien: Schon mit Karton, einem Mikrocontroller und einer einfachen Funktion entsteht ein vollständiges Lernprodukt. Weitere Komponenten können schrittweise ergänzt oder zwischen den Gruppen rotiert werden.
Projektaufbau in Phasen – vom Modell zum Smart Home
Das Cardboard Smart Home wird Schritt für Schritt aufgebaut – vom Modellbau bis zu programmierbaren Smart-Home-Funktionen. Auf der Website von Calliope findest du dazu ein ausführliches Unterrichtskonzept mit Videos, Beispielcodes und Unterrichtsfolien als PDF, die jede Projektphase begleiten.
Zum vollständigen Unterrichtskonzept von Calliope X Lofi
- Phase: Einführung & Zusammenbau des Modells
Inhalte & Materialien:
- kostenlose PDF-Hausvorlage zum Download - JETZT HERUNTERLADEN!
- begleitendes Aufbauvideo (englisch, mit Untertiteln) - JETZT ANSEHEN! - Phase: Programmiergrundlagen für das Smart Home
Inhalte & Materialien:
- Einführungsvideo zu den Coding-Grundlagen für dieses Projekt - JETZT ANSEHEN!
- Programmieren mit Calliope mini
- erste Tests direkt am Modell - Phase: Erweiterungen und Automatisierungen
Ab dieser Stelle kann jede Funktion einzeln und unabhängig ergänzt werden. Zu jeder Erweiterung stehen jeweils eigene Coding-Videos sowie passende Folien von Calliope zur Verfügung:
- Automatische Beleuchtung – Lichtsteuerung abhängig von der Umgebungshelligkeit - JETZT ANSEHEN!
- Klimaanlage – Temperaturabhängige Steuerung eines Motors - JETZT ANSEHEN!
- Alarmanlage – Fensterüberwachung mit optischem Alarm -JETZT ANSEHEN!
- Automatische Tür – Öffnen und Schließen per Schalter oder Touch-Pin - JETZT ANSEHEN!
