Modellsteuerung

mit dem Personalcomputer

E-Learning im Institut für Arbeitslehre und Technik

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Neustart im wahren. Wortsinne: Wenn die Bordelektronik abstürzt, bewegt sich nichts mehr.

„E-Learning“ als Oberbegriff für Bildungsmöglich­keiten unter Nutzung elektronischer Hilfsmittel umfasst im weitesten Sinne auch den Elektronik­einsatz zum Messen, Steuern, Regeln und Prüfen bei der Wissensaneignung über naturwissenschaft­lich-technische Sachverhalte durch die experimen­telle beziehungsweise die Modellmethode.

odell-E-Learning-Projekte wurden von M Prof. Dr. Hans-Joachim Laabs und sei­nen Mitarbeitern im Bereich Informa­tionsumsetzende Systeme des Instituts für Arbeitslehre und Technik entwickelt. In Form einer Buchpublikation des Paetec-Verlages mit beigefügter CD-Rom sollen sie demnächst Leh­rern, Lehramtsstudierenden und anderen Inter­essenten zugänglich gemacht werden. Waschmaschinen mit ihrer elektronischen Temperatur- und Drehzahlregelung, moderne Kraftfahrzeuge mit Bordcomputern, Kameras mit automatischer Schärfeeinstellung, Videore­corder mit Show-view-Programmierung— über­all trifft man im täglichen Leben auf Beispiele rechnergestützten Messens, Prüfens, Steuerns und Regelns. Die Lehrer der Unterrichtsfächer Arbeitslehre der Sekundarstufe I und Technik der Sekundarstufe II sehen sich mit der schwie­rigen Aufgabe konfrontiert, ihren Schülern wenigstens die Grundzüge hochentwickelter Steuer- und Regelungstechnik anschaulich und einprägsam zu vermitteln. Wie das zu gesche­

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hen hat, erfahren sie im Rahmen von universitä­ren Ausbildungsmodulen über technische Syste­me und über didaktisch-methodische Möglich­keiten entsprechender Wissensvermittlung an ihre Schüler. Eine wirksame Methode, gleicher­maßen für Lehramtsstudierende und Schüler, ist die Arbeit mit Modellen unterschiedlicher tech­nischer Systeme im Aneignungsprozess.

Solche technischen Anlagen im Kleinformat wurden im Bereich Informationsumsetzende Systeme zum Teil mit Studierenden gemeinsam entwickelt. Sie bestehen in der Regel aus einem Funktionsmodell im engeren Sinne, zum Bei­spiel einer handlichen Verkehrsleiteinrichtung, einem so genannten Interface, elektronische Box als Schnittstelle zum PC, und dem Computer selbst.

Ein aus didaktischer Sicht besonders anschauliches Beispiel ist das Modell eines Nie­drigenergiehauses. Mit ihm können Lehrerstu­denten und Schüler beispielsweise die Wärmei­solationseigenschaften unterschiedlicher Dämmstoffe, wie Holz, Glasfasern, Roggenplat­ten, Lehm, Verbundstoffe, untersuchen. Am Hausmodell angebrachte Sensoren, so genannte Thermistoren, erfassen Außen- und Innentem­peraturwerte des heizbaren Hauses als Änderun­gen des elektrischen Widerstandes und geben die Signale zunächst zum Interface. In diesem am Institut selbst entwickelten Gerät werden sie verstärkt und von analog in digital umgewandelt.

Foto: unicom-picture.de

Uni Aktuell

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So an den Computer weiter geleitet, ist dieser nun in der Lage, aus der Außen-Innen-Tempera­tur- Differenz die Wärmeleitzahlen zu berech­nen.

Die dazugehörige Software entstand in Zusammenarbeit mit Informatikstudenten, und sie ermöglicht nicht nur die Wärmeleitzahler­mittlung, sondern beispielsweise auch Zwei­punktregelungen. So kann im Energiehausmo­dell ein Widerstandsheizblock automatisch so ein- und ausgeschaltet werden, dass im Hausin­neren ständig eine vorgegebene Soll-Zimmer­temperatur eingehalten wird.

Die Software-CD enthält sämtliche Quelltex­te, Hinweise und Arbeitsblätter, Bauanleitungen, Programme, Treiber und so weiter. Für Informa­tiker gibt es Anregungen zur Weiterentwicklung der Software in Bezug auf Anwendungsmöglich­keiten für neue Modelle.

Aber zunächst einmal wird das Buch selbst neben ausführlichen Darstellungen zu vier Kern­modellen vielfältige Modellvorschläge enthalten. Neben dem Energiehaus werden Bauanleitun­gen oder zumindest Anregungen gegeben für einen Styropor-Schaumstoffschneider, der per Computersteuerung mittels eines Schmelzdrah­tes zuvor einprogrammierte Figuren schneiden kann. Ein„Plotter“ wird beschrieben, also ein computergesteuertes Gerät zur grafischen Dar­stellung von Zeichnungen, Schriften.

Anregungen gibt es für den Bau eines„Son­nenfinders“ zur Ermittlung des optimalen Stand­orts einer Solaranlage. Verkehrsleiteinrichtun­gen und das Modell eines Gewächshauses mit Computersteuerung von Temperatur und Feuch­tigkeit sind weitere Beispiele.

Schon allein beim Modellbau finden die Schüler Zugang zur Technik, eignen sich ent­sprechendes Wissen und technische Fähigkeiten an. Im Umgang mit den elektronischen Messge­räten„e-learnen“ sie darüber hinaus die Grund­lagen heutiger Automatisierungstechnik. Und dabei ist es gar nicht schlimm, wenn im Lern­prozess Fehler unterlaufen. Schließlich gibt es zwischen Computer und selbstgebautem Modell das für alle PC-Betriebssysteme geeignete Inter­face. Es verstärkt und wandelt nicht nur Signale, sondern schützt die Anlage auch vor Kurzschlüs­sen und Fehlbedienungen aller Art.

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