Mein neues MINT-Projekt: Einen Kampfjet per Taschenrechner steuern!

Posted 07/06/2020 by Ludovic Duchenne Lehrer für Mathematik und Informatik, Lycée Touchard Washington, Le Mans

Als ich zu Hause das Modell für den Kampfjet gebaut habe, fand mein kleiner Sohn es super. Aber: Er kritisierte, dass die typischen Lichter eines Flugzeuges fehlten. Also ging ich in den Baumarkt und kaufte vier rote LED-Lämpchen. Als ich sie daheim anbrachte, kam mir, dass Flugzeuge ja rote UND grüne Lichter haben. Also ging ich wieder los. Wie sich später herausstellen sollte, war die Anmerkung meines Sohnes besonders wichtig: Die LEDs sind eine elementare Ergänzung, um die Schülerinnen und Schüler langsam mit dem Programmieren über den Graphikrechner vertraut zu machen. Die Signallichter des Jets in unterschiedlicher Frequenz und Auslastung an- und abzuschalten, ist die optimale Übung für den Start.


Innovativer Perspektivwechsel
Ziel meines fächerübergreifenden Projektes ist, die Schülerinnen und Schüler in die Rolle des Software-Ingenieurs zu versetzen. Ich gebe ihnen alle Komponenten und Hilfestellungen und fordere sie dazu auf, selber herauszufinden, wie sie ihre Ziele erreichen können. Und es scheint, als mache es ihnen viel Spaß. “Wahnsinn!“, staunte ein Schüler während des Projektes, „ich wusste nicht, dass man Servomotoren mit einem Taschenrechner steuern kann! Wobei: es ist nicht einfach nur ein Taschenrechner, es ist eher ein richtiger Computer.“ Ein anderer Teilnehmer des Projektes merkte gar nicht, dass wir immer noch Mathe machten. Aber natürlich machten wir Mathe – nur auf eine andere Weise.

Zu einem späteren Zeitpunkt des Projektes möchte ich die Klasse in zwei Gruppen einteilen. Die beiden Gruppen sollen dann darum konkurrieren, die optimalen Soft- und Hardwarelösungen zur Bedienung des Kampfjet-Modells zu finden. Um den Mini-Rafale zu steuern, setzen sie ihre eigenen TI Taschenrechner ein, das TI LaunchPad und den TI-Innovator™ Hub. Dabei verwenden sie die Programmiersprache Python für die Steuerung der Lichter, der drei Servomotoren und anderer Accessoires am Jet.


Die Mathematik hinter Rafale
Der Großteil des Projektes dreht sich darum, den Software-Code zur Steuerung des Jets zu schreiben, der auf drei unterschiedlichen Bewegungen basiert. Die Schülerinnen und Schüler entdecken so das Trihedron und lernen, wie ein Servomotor funktioniert – und wie sie ihn steuern können. Gleichzeitig lernen sie, was Kraft, Hebelwirkung und das Reduktionsverhältnis zweier Flügelspitzen zueinander ausmachen. Wenn die Steuer-Kommandos für den Kampfjet ausgearbeitet sind, starten die ersten Testversuche. Die Kontrolle über die Ruderstellung und Flügelposition sind ein Vorgeschmack auf affine und / oder lineare Funktionen mit der Umrechnung eines Zahlenwertes über ein bestimmtes Intervall zur Winkelverdrehung.


Mitreißendes MINT-Projekt
In diesem Projekt passiert wahnsinnig viel Mathematik, ebenso Programmierung. Obwohl es ursprünglich für den Informatik-Unterricht entwickelt wurde, ist es ein interdisziplinäres Projekt, das unkompliziert auch auf andere Fächer übertragen und in den Mathematik-Unterricht einbezogen werden kann. Ich finde es wichtig, Mathematik zu unterrichten – aber nicht nur. Um den Schülerinnen und Schülern Fragestellungen aus dem MINT-Bereich ernsthaft begreiflich zu machen, muss man Mathematik mit anderen Disziplinen, wie Physik, Technik und Informatik zusammen bringen. Ein richtiges MINT-Projekt reißt die Schülerinnen und Schüler mit und motiviert sie, sich selbst zu fordern.

Fürs Leben lernen
Ich bin stolz, wie gut meine Schülerinnen und Schüler das Projekt angenommen und damit losgelegt haben. Sie arbeiten selbstständig zusammen, entwickeln Autonomie, Eigeninitiative und Kreativität. Es war ein super Pilotprojekt und ich möchte es gerne weiterentwickeln. Wer weiß, vielleicht schaffen wir es sogar, den Kampfjet mit Hilfe des Taschenrechners in die Luft zu bringen!