Smart Home - Programmazione in classe
Dall'impianto elettrico alla vostra casa intelligente
In questo progetto, gli studenti sviluppano il proprio sistema di casa intelligente basandosi su una casa modello per l'installazione elettrica. Il punto di partenza è un'installazione chiara che può essere utilizzata per comprendere i collegamenti elettrici di base. Utilizzando Calliope mini, i sensori vengono integrati passo dopo passo e vengono programmate funzioni come il controllo della luce, la visualizzazione della temperatura o le funzioni di allarme. Il progetto è descritto come esempio da utilizzare con il Calliope mini, ma può essere realizzato anche con il BBC micro:bit.
Adatto per:
dalla 5a classe
Lavoro di gruppo
Artigianato / Tecnologia
Informatica / immagini digitali
Periodo di tempo:
4-6 lezioni
Area di apprendimento:
- Programmazione / Codifica
- Sensori e attuatori
- Comprensione dei sistemi tecnici
- Nozioni di base di elettricità (opzionale)
- Applicazioni per case intelligenti
Opzioni di differenziazione
Il progetto può essere integrato da un'introduzione più approfondita all'installazione elettrica per sviluppare le connessioni tecniche di base prima del controllo digitale. I gruppi più capaci possono sviluppare scenari di smart home più complessi e collegare diverse funzioni tra loro.
Per saperne di più
Cosa viene insegnato?
Questo modello rafforza in modo particolare i seguenti ambiti di competenza:
Competenza
- Gli alunni comprendono i principi di base dei sensori e degli attuatori.
- Riconoscono come i sistemi tecnici reagiscono alle condizioni ambientali.
- Acquisiscono la conoscenza della programmazione (ingressi, condizioni, controllo).
Comportamento sociale
- La collaborazione in gruppo è incoraggiata in modo particolare.
- I compiti vengono distribuiti e lavorati insieme.
- I risultati vengono presentati e riflettuti.
Sviluppo personale
- Gli alunni sperimentano l'autoefficacia attraverso sistemi funzionanti.
- Prendono decisioni indipendenti nella pianificazione e nella realizzazione.
- Si rafforzano le capacità di risoluzione dei problemi e la perseveranza.
Creatività
- Vengono sviluppati e implementati scenari smart home personalizzati.
- Le soluzioni tecniche vengono ampliate e personalizzate.
- Le proprie idee vengono trasformate in programmi funzionanti.
Ecco cosa serve:
Materiale:
Base per l'applicazione di base
- Modello di kit per l'installazione elettrica domestica 103395
- Calliope mini o Micro:bit
- Mini breadboard
- Cavo jumper (connessioni a spina)
- LED o illuminazione domestica esistente dal kit
- Sensore di luce (per il controllo automatico della luce)
- Sensore di temperatura
Optinal: estensioni per la differenziazione e l'espansione modulare
- LED RGB (per la visualizzazione dello stato, ad esempio della temperatura)
- Sensore di movimento PIR (per funzioni di allarme)
- Contatto semplice/interruttore (ad es. contatto finestra)
- Relè (per la commutazione di carichi più grandi)
- Servo (ad es. per tapparelle o elementi mobili)
Utile anche:
- Pulsante (in alternativa, si possono usare i pulsanti integrati di Calliope)
- Computer portatile o tablet (per MakeCode)
- Matita, pennarello, matite colorate
- Tappetino / protezione del tavolo
Strumenti:
- Taglierine laterali, forbici
- Pinze o pinzette piccole
- Cacciavite
Svolgimento della lezione:
L'introduzione si basa sull'ambiente di vita degli alunni: le tecnologie delle case intelligenti sono familiari nella vita quotidiana e offrono un approccio motivante all'argomento. Insieme, scopriamo quali funzioni può avere una casa moderna e come la tecnologia reagisce all'ambiente circostante. A seconda dell'argomento, le lezioni possono iniziare con un'occhiata alle basi dell'elettricità. La casa modello consente di visualizzare semplici installazioni e di comprendere i collegamenti di base.
L'attenzione si sposta poi sul controllo digitale: gli alunni programmano le loro prime funzioni con il Calliope mini e sperimentano come i sensori registrano i dati e li convertono in azioni. Il lavoro viene svolto in gruppo, in modo da incoraggiare attivamente lo scambio, la risoluzione dei problemi e il problem solving. Passo dopo passo, vengono create applicazioni funzionali per la casa intelligente, che possono essere riprodotte direttamente sul modello.
Man mano che il corso procede, i sistemi vengono ampliati, combinati e ottimizzati. Nel corso di questo processo, gli allievi riconoscono come vengono costruiti i sistemi tecnici e come funziona il controllo digitale.
Nota per l'insegnamento
Una configurazione di codifica per gruppo (2-4 alunni) è del tutto sufficiente. In questo modo il progetto rimane gestibile e allo stesso tempo attivo per tutti i partecipanti.
Casa intelligente - Come funziona:
1. preparazione e montaggio della casa modello
- Preparare e assemblare il kit: La casa modello viene assemblata secondo le istruzioni allegate. A seconda dell'obiettivo di apprendimento, i collegamenti elettrici (ad esempio l'illuminazione) vengono inizialmente installati in modo semplice e chiaro o volutamente all'esterno.
- Definire le aree tecniche: Insieme, si pensa a quali funzioni dovrebbe avere la "casa intelligente" (ad esempio, luce, temperatura, sicurezza). I componenti vengono assegnati alle "stanze" corrispondenti.
2. avvio facile: controllo della luce con un pulsante
- Collegare i LED o l'illuminazione domestica
- Programma: "Quando si preme il pulsante A → luce accesa/spenta".
Perché è ideale:
- Immediatamente comprensibile
- Nessun rumore del sensore
- successo rapido
4. sensore di luce - controllo automatico della luce
Collegamento del sensore di luce
Programma:
"Quando è buio → luce accesa""Quando è chiaro → luce spenta"
Obiettivo di apprendimento: comprendere la logica if-then
5. Sensore di temperatura - visualizzazione e reazione alla temperatura
- Collegamento del sensore di temperatura
- Utilizzo del LED RGB
- Programma:
- freddo → blu
- caldo → rosso
Opzionale: visualizzazione su Calliope (display)
Nota
Questo progetto è stato deliberatamente concepito in modo da poter essere ampliato passo dopo passo. Da una semplice introduzione ad applicazioni più complesse per la casa intelligente, il sistema cresce con le capacità degli studenti e può essere adattato in modo flessibile a diversi livelli di apprendimento.
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Opzioni di differenziazione
Estensioni aggiuntive:
Estensione 1: Sistema di sicurezza
Installare un sensore di movimento o un "contatto finestra
- Sensore PIR o contatto semplice
- Programma:
"Quando viene rilevato un movimento → Allarme (sonoro o luminoso)".
Opzionale: allarme attivo solo quando "si accende".
Estensione 2: Combinare i sistemi
Collegare diverse condizioni
Esempi:
- Luce solo quando è buio E movimento
- Allarme solo quando il sistema è attivato
- Combinare temperatura + display + reazione
Obiettivo di apprendimento: comprendere i collegamenti logici
Estensione 3: Funzioni di comfort
Implementare idee avanzate di casa intelligente
- Servo per "tapparelle" o "tende da sole".
- Varie scene di illuminazione
- Funzioni di timer
