Projekt Modellflughafen

Details

Zuletzt aktualisiert: Freitag, 10. März 2017 22:58

Idee und Ausgangslage zum "Projekt: Modellbau-Flughafen"

Zwei Lehrer (Frau Haase, Herr Vorwerk), ein ehemaliger Schüler und Leiter der AG 3D-Blender (Oliver Weißbarth), sieben Schülerinnen und Schüler als Projektleiter und 35 Schüler.... und nur 5 Tage Zeit, aus einem 1,8qm großen Holzbrett den Flughafen Schönefeld (SXF) im Modellbauformat 1:185 nachzubauen. Neben der Gestaltung des Holzbretts beinhaltet dies die 3D-Modellierung mit Hilfe des kostenfreien Programms 3D-Blender, den 3D-Druck mit Hilfe unseres 3D-Druckers sowie die Positionierung und farbliche Anpassung von Autos, Bussen, LKWs, Tankwagen, Treppenwagen, Flugzeugen, Hangars, Halterungen, Tower ... Hinzu kommt noch die Beleuchtung des Flughafens sowie des Terminals bei Dunkelheit, des Towers, des Feuerwehr-Autos, des Flugzeugs, der Landebahn sowie die Bewegung des Radars, eines Displays mit den aktuellen Abflügen sowie passenden Flughafen-Sound auf Knopfdruck und .... mit Hilfe zahlreicher Mikrocontroller-Boards "Arduino" einschließlich Verkabelung und ordentlichen Lötstellen.

Es kommt noch erschwerend hinzu: Die meisten der Schülerinnen und Schüler haben noch nie 3D-Objekte modelliert und noch nie ein Mikrocontroller-Board gesehen oder programmiert... Angeleitet werden die Schüler von sieben Schülerinnen und Schüler der Oberstufe, die 3D-Modellierung, Arduino-Programmierung und professionelle Software-Entwicklungsmodelle beherrschen, aber noch nie eigenständig ein Schüler-Team geleitet haben...

Und wie sieht nun das Ergebnis aus?

Nach vielen Planungs-Meetings, fünf Arbeitstagen, ca. 900 Arbeitsstunden, ca. 70 Metern Kabel, Bergen von Lötzinn und Druck-Filament, elf Mikrocontrollern (Arduino und Raspberry Pi) sowie zahlreichen Lüsterklemmen, LEDs und Fehlern ist der Flughafen tatsächlich fertig geworden - und wurde am Samstag (24.01.2015) zum Tag der offenen Tür zum Besuchermagnet. Zugegeben: Wir hatten von Anfang an keine Entrauchungsanlage geplant, um keine Schwierigkeiten bei der Abnahme zu bekommen :-)

Aber Bilder und Videos sprechen mehr als 1000 Worte:

• • Eine wirklich sehenswerte Zusammenfassung der Projektwoche
  • Ein Zeitraffer-Video aller fünf Tage - in weniger als 5 Minuten!

Zwischenergebnis vom vierten Projekttag

Eine Fortbildung zu Arduino oder 3D gewünscht?

Sie haben Interesse am Modellflughafen oder möchten mit einer kleinen Gruppe eine Fortbildung zum Thema "3D mit Blender" oder "Arduino" am Gebrüder-Montgolfier-Gymnasium besuchen? Dann schicken Sie Herrn Vorwerk (Fachleiter für Informatik, projektverantwortlicher Lehrer) über dieses Formular eine Nachricht!

Die Projekt-Struktur und -Durchführung

Es ist schon zu Anfang glasklar: Das Projekt in dieser Größe kann nur mit stark arbeitsteiliger Organisation klaren Arbeitsstrukturen und gut definierten Zielen gelingen. Um dies zu gewährleisten und stets den Stand der Entwicklungsarbeiten zu kennen, wurde nach dem modernen Informatik-Software-Entwicklungsmodell Scrum gearbeitet: Herr Vorwerk, Frau Haase und Oliver wurden zu Product Ownern, die anleitendenden Schülerinnen und Schülern zu Scrum-Mastern ("Projektleiter") und die teilnehmenden Schüler zum Entwicklungsteam. Eine Aufteilung in mehrere Teams war wirklich dringend notwendig und im die Entscheidung für Scrum im Nachhinein auch die absolut richtige Entscheidung:

• • Das Leitungsteam: Frau Haase, Herr Vorwerk und Oliver als Product Owner legten im Voraus gemeinsam mit den Leistungskurs-Schülern des 3. Semesters die Entwicklungsziele (Product Backlog) fest, definierten die Arbeitsschritte,  die Abnahmekriterien ("DoD - Definition of done") und standen den Projektleitern während der Projektwoche stets zur Seite, wenn schwierige Fragen auftauchten.
  • Das Arduino-Team unter Leitung von Melanie und Alexandra (beide Leistungskurs Informatik, 4. Semester): Mit Hilfe eines Demo-Boards und selbst erstellten Arbeitsblättern lernten die Schüler dieses Teams unter Anleitung der drei Schülerinnen die Grundzüge der Arduino-Programmierung kennen. Mit diesem Basiswissen entschieden sie sich selbständig für einzelne Aufgaben (Scrum Tasks) und programmierten diese stark arbeitsteilig. Meetings unter Leitung der Schülerinnen halfen, den Überblick über Entwicklungsstände zu behalten. Es folgte unmittelbar der Einbau der Entwicklungen auf dem Modellflughafen einschließlich Verkabelung.
  • Die 3D-Blender-Teams I  bzw. II unter Leitung von Jonas und Moritz (beide Leistungskurs Informatik, 4. Semester) bzw. Alexander und Raphael (Grundkurs Informatik, 2. Semester): Die zwei Projektteams brachten den Schülern die Grundlagen der 3D-Modellierung bei. Auf Basis dieses Wissens wurde auch hier stark arbeitsteilig an der Modellierung der zahlreichen 3D-Objekte für den Flughafen gearbeitet. Regelmäßige Meetings halfen, den Überblick zu behalten. Fertige Modellierungen wurden abgenommen und sofort für den Druck vorbereitet.
  • Die Dokumentation unter Leitung von Luisa (Leistungskurs Informatik, 4. Semester): Die gesamte Arbeit aller Beteiligten wurde mit dem privaten Equipment von Luisa in Videos und Fotos festgehalten und mit Hilfe von Imovie zu einem äußerst sehenswerten Video zusammengeschnitten. Ein Zeitraffer-Video hält zudem alle fünf Tage weniger als vier Video-Minuten fest.

Nett... Aber außer ein bisschen Spielerei hat hier niemand etwas gelernt, oder?

Weit gefehlt!

Das haben die Schüler bei 3D-Blender gelernt: Arbeiten im dreidimensionalen Raum und Arbeiten mit mathematischen Grund-Figuren (Quader, Würfel, Zylinder, ...), skalieren, manipulieren und Modellierung verschiedener Grundfiguren zum fertigen Produkt nach präzisen Vorgaben sowie Beachtung der Kriterien des 3D-Drucks (insbesondere Winkelbestimmungen und keine "freischwebenden" Teile), farbliche Gestaltung der ausgedruckten Modelle.

Das haben die Schüler bei Arduino gelernt: Der Aufbau des Mikrocontroller-Boards Arduino, einfache Schaltung einer LED mit passend dimensioniertem Widerstand, dimmen von LEDs, Schalten mehrerer LEDs, Einbau von Tastern sowie Schalten von Displays, Motoren, ... eigenständige Verkabelung und Realisierung der Schaltung auf dem Flughafen-Board. Auch der Raspberry Pi aus dem Privatbesitz eines Schülers wurde eingesetzt.

Das haben die Projektleiter mitgenommen: Anleitung von "fremden" Schülern, praktischer Einsatz des Software-Entwicklungsmodells Scrum, Verteilung und Überprüfung der einzelnen Scrum-Tasks und die Beantwortung von Fragen, Fragen, Fragen...

Und das war enorm wichtig für den  Erfolg: Dass jeder Einzelne mit seinem spezieller Aufgabe wichtig für das Projekt-Gelingen war und seine Aufgabe ernst genommen hat.

Es war die Motivation aller Schüler und die vielen Überstunden, die das Projekt letztendlich zum Erfolg verholfen haben. Zum Tag der offenen Tür kamen die Eltern und ließen sich von ihren stolzen Kindern den Flughafen erklären. Schüler, bei denen Spaß und Interesse an der Informatik geweckt wurde und die in wenigen Jahren eventuell in die Fußstapfen der jetzigen Projektleiter aus der Oberstufe und dem Leistungskurs treten - während die jetzigen Projektleiter zu ehemaligen Schülern werden und eine eigene AG übernehmen (siehe nächster Punkt)...

Wie geht es weiter?

Folgende weitere Ziele wollen wir gemeinsam erreichen:

• • Girls Day 2015: Durchführung des Arduino-Projekts in abgespeckter Form zum Girls Day 2015 in Zusammenarbeit mit der Fakultät für Informatik an der Humboldt-Universität in Berlin-Adlershof. Alexandra, Melanie und Luisa führen dieses Projekt mit interessierten Berliner Schülerinnen durch.
  • Anmeldung zur Maker Faire: Einstimmig wurde beschlossen, dass Projekt zur Maker Faire am 4. und 5. Oktober in Berlin anzumelden und dort zu präsentieren. Die Anmeldung ist für Ende März geplant, da neben diesem Projekt noch ein ferngesteuertes Autos im Leistungskurs Informatik des 4. Semesters fertiggestellt wird... Das soll auch noch mit auf die Reise gehen.
  • Eine neue AG ab Sommer 2015: Ab dem kommenden Schuljahr soll eine neue AG "Arduino" eingerichtet werden, die von einer jetzigen Schülerin des Leistungskurses Informatik aus dem 4. Semester übernommen werden soll.
  • Projektwoche 2016: Das Projekt werden wir nicht wiederholen, sondern wollen mit den Erfahrungen aus 2015 noch (mindestens) einen oben draufsetzen. Die Schülerinnen und Schüler der Oberstufe haben dafür schon zahlreiche Ideen entwickelt, aber mehr wird noch nicht verraten...
  • Eine Ideen-Werkstatt - ein eigenes Maker-Labor! Den enthaltenen Ideen aus diesem Pilotprojekt wollen wir buchstäblich einen eigenen Raum geben. Einen Raum, in dem die neue AG stattfinden kann und in dem eine Sammlung an Mikroprozessoren und Teilen zur Verfügung steht. Einen Raum, in dem Schüler nach eigenen Vorstellungen Schaltungen entwicklen und ausprobieren können. Einen Raum, in dem Ideen für neue Projektwochen entstehen und umgesetzt werden können. Einen Raum mit Computern, um die Entwicklung von mobilen Applikationen (Apps) zu ermöglichen. Einen flexibel nutzbaren Raum für kreative Köpfe von heute und morgen - eben einen Raum für Maker.
    Die Umbauarbeiten des ehemaligen Vorbereitungs- und Serverraums der Informatik mit 38qm haben dafür bereits begonnen, jedoch sind noch größere Investitionen bis zur tatsächlichen Realisierung notwendig.

Ein großes Dankeschön gilt allen beteiligten Schülerinnen und Schülern, ohne die dieses Projekt nicht möglich gewesen wäre. Besonderen Dank gilt den Projektleiterinnen Melanie, Alexandra sowie den Projektleitern Jonas, Moritz, Raphael und Alexander sowie Luisa für das wirklich professionell erstellte Video. Auch Paula sei an dieser Stelle für den unermüdlichen Einsatz gedankt, die stets in Arbeit vertieft war.