Informatik im Wahlpflichtbereich II

Otto-Hahn-Gymnasiummit Lego Mindstorms NXTund Atmel-Mikroprozessoren

Ein Projekt des Informatikunterrichtes, entwickelt und erstmalig durchgeführt im Schuljahr 2007/08 mit freundlicher Unterstützung der Firma ThyssenKrupp

Ausgangssituation

• Informationsveranstaltung über die First Lego League bei ThyssenKrupp

• Neugierde, andere Wege im Informatik- unterricht in der Mittelstufe zu gehen

• Neue LEGO-Baukästen der NXT-Serie

• Notwendigkeit, das Konzept und Materialien selbst zu entwickeln

• Fehlen fast jeglicher Literatur über NXT

Zielsetzung:

• Mehr Lernerfolg durch mehr Motovation

• Kompaktere Unterrichtsgänge

• Preiswerte Unterrichtsmaterialien

• Praxisgerechte Informatikkenntnisse

Die Planung

• Verwendung von LEGO-Bausätzen als Arbeitsmaterial

• Erarbeitung von Arbeitsweisen der Informatik an praxisnahen Aufgaben mit LEGO-Robotern

• Einführung in die Algorithmik mittels der grafischen Oberfläche von NXT-G

• Visualisierung von Daten im Programmiersystem

Mitarbeiter• Der Simpelbot für Bewegungsaufgaben

Mitarbeiter II• Der Penbot, für komplexere Bewegungen

Mitarbeiter III

• Rex, beherrscht den aufrechten Gang

Programme, Algorithmen• NXT-G stellt Programmabläufe grafisch dar

• Befehlssyntax muss nicht gelernt werden

• Schleifen und Verzweigungen werden wie Legobausteine „verbaut“

• Die Programmierung erfolgt objektorientiert

• Programme benötigen nur wenige verschiedene Bausteine

Daten, Variablen

• Daten werden als Leitungen visualisiert

• Datenquelle und Datensenke werden über Leitungen verbunden.

• Verschiedene Datentypen werden über verschiedene Farben dargestellt.

• Datenleitungen können auch an den Bildschirm des Brick angeschlossen werden

Programmieren mit NXT-G

Symbole repräsentieren Programmteile

Programmierung, Phase II• Die NXT-G Oberfläche wird von einem

klassischen Programmiersystem abgelöst.

• Die Programmiersprache ist sehr nah an C angelehnt. NXC, Not Exactly C

• Grafisch erlernte Programmierstrukturen werden in Programmtexte übertragen

• Templates vermeiden Lernaufwand vor dem Erfolg.

• Struktogramme verhindern undurchschaubaren Spagetticode

Die Programmierumgebung

• Eine einfache und übersichtliche Oberfläche erleichtert den Umstieg

BricxCC ist freie Software aber sehr stabil und professionell realisiert.

Programmiersprache• Die Syntax entspricht fast der von C

• Einfache Spracherweiterungen binden die Roboterelemente ein.

task main(){

SetSensorTouch(IN_1);OnFwd(OUT_AC, 75);while (true){

if (SENSOR_1 == 1){

OnRev(OUT_AC, 75); Wait(300);OnFwd(OUT_A, 75); Wait(300);OnFwd(OUT_AC, 75);

}}

}

Zwischenergebnisse• Bei der Lösung ansprechender Aufgaben

wurden Strukturen der Informatik vermittelt

• Syntax und Aufbau einer bedeutenden Programmiersprache wurden erlernt

• SchülerInnen waren selbstständiger als sonst

• Bessere Zeugnisnoten, keine Defizite

• Fähigkeiten haben mehr Praxisbezug

Aktuelle Informationen unter www.ohg.grunewald.info

Die Fortsetzung

• Transfer des Gelernten auf üblicher Microcontroler

• Anbindung einfacher Peripherie

• Elementares Verständnis der Elektrotechnik

• Messen, Steuern und Regeln in C

Microcontroler im Unterricht

Das Microcontroler-Projekt wird erstmalig nach den Osterferien 2008 getestet.

Die erforderliche Hardware ist weitestgehend fertig gestellt.

Die Unterrichtsreihe ist in der Erstellungsphase.

Über die Erfahrungen werden wir später berichten.

Ausblick

E n d e

Vielen Dank für Ihr Interesse

© Grunewald, 2008