Kartonnen slimme woning
Programmeren, ontwerpen en automatiseren
In dit project bouwen de leerlingen een werkend smart home van karton. Het minimalistische model wordt gevouwen, in elkaar gezet en creatief vormgegeven. Vervolgens worden er technische onderdelen aan toegevoegd en wordt het geheel aangestuurd door een microcontroller.
Geschikt voor:
Basisbeginselen programmeren & techniek: vanaf groep 7
Sensortechniek, automatisering, app-besturing: vanaf klas 7
Vakken: techniek, informatica, STEM, kunst, handvaardigheid
Lesvorm: groepswerk, projectonderwijs, werkgroepen, makerspace
Tijdsbestek:
2–3 lesuren: voor het bouwen van het kartonnen model en de eerste functies, zoals bijvoorbeeld verlichting of een deur
4–6 lesuren: uitbreiding met sensoren, automatisering en vormgeving
Leergebied:
- Programmeren & coderen
- Robotica & automatisering
- STEM (elektronica, informatica, techniek)
- Digitaal onderwijs
- Onderwijs voor duurzame ontwikkeling (upcycling)
Differentiatiemogelijkheden:
Het project heeft een modulaire structuur en kan flexibel worden aangepast aan verschillende leerbehoeften. Afhankelijk van de leergroep kan de focus liggen op ontwerpen, modelleren of technische functies. De omvang van de programmering kan ook gevarieerd worden zodat leerlingen van verschillende niveaus aan hetzelfde project kunnen werken.
Wat wordt er onderwezen?
De volgende competentiegebieden worden met dit model bijzonder versterkt:
Expertise:
- Programmeerlogica (bijv. als-dan)
- Sensoren en actuatoren
- Eenvoudige automatiseringssystemen
- Basiskennis van besturings- en regelprocessen
- Relaties tussen hardware (motor, LED's, sensoren) en software
Media-competentie
- apps, Bluetooth en digitale bediening gebruiken
- netwerken in het dagelijks leven begrijpen
- nadenken over de mogelijkheden en beperkingen van smart home-technologie
- herkennen hoe digitale systemen in het dagelijks leven werken
- de voordelen en mogelijke risico's van geautomatiseerde technologie evalueren
Creativiteit
- Aangepast ontwerp van het kartonnen model
- Creatieve oplossingen voor functie & ontwerp
- Combinatie van technologie en esthetiek
- Ontwikkeling van eigen ideeën voor smart home-functies
- Aangepast ontwerp en uitbreiding van het model
Dit is nodig:
Materiaal:
- Karton voor het smart home model (ongeveer 2,5-3,5 mm)
- Schroeven en moeren
- Patroon/papierclips
- Elastiekjes
- Calliope mini v3
- Calliope Mini V3 servobord
- 180° servomotor
- LED-strip of LED's voor verlichting
- Aansluitkabel of krokodillenklemmen
- Modules en sensoren afhankelijk van de uitbreiding
Ook nuttig:
- Tablet of smartphone voor app-besturing en Bluetooth
- Computer/laptop voor programmeren
- Kleurpotloden, markers of acrylverf om te ontwerpen
- Snijplank
- Extra karton voor conversies en uitbreidingen
- Lasersnijder (optioneel, bijvoorbeeld voor makerspace of werkgroepen)
Gereedschap:
- Schaar
- liniaal
- potlood
- Schroevendraaier
Lesverloop:
De inleiding is gebaseerd op de leefomgeving van de leerlingen. Er wordt een korte discussie gehouden om duidelijk te maken wat wordt bedoeld met smart home en waar dergelijke functies al in het dagelijks leven te vinden zijn (bijv. verlichting, verwarming, alarm). De nadruk ligt hier op voordelen en functies - niet op technische details. Deze fase is zeer geschikt voor een korte klassikale discussie of brainstormsessie om voorkennis te activeren en verschillende ervaringsniveaus te visualiseren.
Mogelijke inleidende vragen: Heb je thuis apparaten die zichzelf automatisch regelen? Wat gebeurt er als het donker wordt of als iemand de deur opent? Welke taken zou een "slim huis" op zich kunnen nemen? Waar zie je voordelen - en waar mogelijke problemen?
De leerlingen bouwen vervolgens het kartonnen model van het huis (zie sjabloon als download) en ontwerpen het individueel. Deze fase biedt oriëntatie, bevordert het ruimtelijk denken en maakt de eerste ideeën mogelijk over waar technische functies nuttig zouden kunnen zijn.
In de volgende stap worden individuele smart home-functies geïmplementeerd, bijv. licht, deur of alarm. De functies worden na elkaar geprogrammeerd en getest. Met Calliope mini ervaren leerlingen direct hoe programmeerlogica een echt effect heeft. Een gedetailleerde projectstructuur in fasen met bijbehorende montagevideo's vind je hieronder.
Aan het einde presenteren de groepen hun slimme huis, leggen ze de functies uit en denken ze na over welke ideeën goed hebben gewerkt en waar slimme thuistechnologie nuttig is of kritisch bekeken moet worden in het dagelijks leven.
Tips voor sociale vorm & organisatie
Groepswerk in groep jes van 2 tot 4 personen heeft zijn nut bewezen. Een taakverdeling op het gebied van vormgeving, techniek en programmering bevordert de samenwerking en ontlast de leerlingen.
Projectstructuur in fasen - van model tot slimme woning
Het Cardboard Smart Home wordt stap voor stap opgebouwd - van modelbouw tot programmeerbare smart home functies. Op de Calliope website vind je een gedetailleerd lesconcept met video's, voorbeeldcodes en leerdia's als PDF bij elke projectfase.
Naar het volledige lesconcept van Calliope X Lofi
- Fase: Inleiding & montage van het model
Inhoud & materialen:
- gratis pdf-sjabloon om te downloaden - NU DOWNLOADEN!
- bijbehorende montagevideo (Engels, met ondertitels) - NU BEKIJKEN! - Fase: programmeerbasis voor het Smart Home
Inhoud & materialen:
- Introductievideo over de programmeerbasis voor dit project - NU BEKIJKEN!
- Programmeren met Calliope mini
- Eerste tests direct op het model - Fase: uitbreidingen en automatiseringen
Vanaf dit punt kan elke functie afzonderlijk en onafhankelijk worden uitgebreid. Voor elke uitbreiding zijn er eigen programmeervideo's en bijbehorende dia's van Calliope beschikbaar:
Automatische verlichting – Lichtregeling afhankelijk van de omgevingshelderheid - NU BEKIJKEN!
Airconditioning – Temperatuurafhankelijke besturing van een motor - NU BEKIJKEN!
Alarminstallatie – Raamcontrole met optisch alarm -NU BEKIJKEN!
Automatische deur – openen en sluiten via schakelaar of touch-pin - NU BEKIJKEN!
