Kartonnen slimme woning
Programmeren, ontwerpen en automatiseren met Calliope & LOFI ROBOT
In dit project bouwen de leerlingen een functioneel slim huis van karton. Het minimalistische model wordt gevouwen, in elkaar gezet en creatief ontworpen. Daarna worden technische componenten toegevoegd en bestuurd met een microcontroller.
Calliope mini kan worden gebruikt om verlichting, deuren, raambewaking, alarmfuncties of eenvoudige klimaatregelingen te programmeren. Sensoren maken geautomatiseerde processen mogelijk die gekoppeld zijn aan alledaagse situaties.
Geschikt voor:
vanaf graad 5 - basis van programmeren & technologie
vanaf groep 7 diepte - sensortechnologie, automatisering, app-besturing
Vakken: techniek, informatica, bèta/techniek, kunst, handvaardigheid
Groepswerk 2-4 leerlingen, projectlessen, AG's, makerspace
Tijdsbestek:
2-3 lessen: voor het bouwen van het kartonnen model & de eerste functie zoals licht of deur
4-6 lessen: Uitbreiding met sensoren, automatisering en ontwerp
Als projectlessen: flexibel uit te breiden over meerdere weken
Leergebied:
- Programmeren en coderen
- Robotica & Automatisering
- MINT (elektronica, informatica, technologie)
- Digitaal onderwijs
- Ambachten & ontwerp
- 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 groepen van 2-4 personen is succesvol gebleken. Een taakverdeling naar ontwerp, techniek en programmering bevordertde samenwerking en ontlast de leerlingen. Niet elke groep heeft alle materialen nodig: een compleet leerproduct kan worden gemaakt met alleen karton, een microcontroller en een eenvoudige functie. Verdere componenten kunnen stap voor stap worden toegevoegd of tussen de groepen worden gerouleerd.
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: Introductie & assemblage van het model
Inhoud & materialen:
- gratis PDF huis sjabloon om te downloaden - NU DOWNLOADEN!
- begeleidende assemblage video (Engels, met ondertiteling) - NU WATCHEN! - Fase: Basiskennis programmeren voor de smart home
Inhoud & materialen:
- Inleidende video over de basiskennis van codering voor dit project - NU KIJKEN!
- Programmeren met Calliope mini
- Eerste tests direct op het model - Fase: Uitbreidingen en automatisering
Vanaf dit punt kan elke functie afzonderlijk en onafhankelijk worden toegevoegd. Elke uitbreiding heeft zijn eigen coderingsvideo's en bijpassende Calliope dia's:
- Automatische verlichting - lichtregeling afhankelijk van de helderheid van de omgeving - WATCH NOW!
- Airconditioning - temperatuurafhankelijke aansturing van een motor - WATCH NOW!
- Alarmsysteem - raambewaking met visueel alarm -WATCH NOW!
- Automatische deur - openen en sluiten met schakelaar of aanraakpen - NU KIJKEN!
