PhysicalComputing In Ihrem Alltag? - Computeria Luzern€¦ · Entwicklungsschwerpunkt...

Medien & Informatik

06.07.2018Computeria / ehp 1

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Physical Computing

Computeria Luzern, 25.6.18

Computeria / ehp

Physical Computing?

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«Physical Computing bedeutet im weitesten Sinne, interaktive, physische Systeme durch die Verwendung von Hardware und Software zu erstellen. Diese Systeme reagieren auf Ereignisse in der realen, analogen Welt und/oder wirken auf sie ein.» [https://de.wikipedia.org/wiki/Physical_Computing]

In Ihrem Alltag?

Übersicht


Eindrücke

Herkunft

Art of Tinkering / Maker-Bewegung

Adam und EVA

Mikrocontroller

Schule und Lehrplan 21

Beispiele aus der Schulwelt

Weiterführung Robotik

Praxisbeispiele

Offen Diskussion

Sie dürfen jederzeit Fragen stellen und mich unterbrechen!

Ein paar Eindrücke…


Worum geht es?

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Film:

https://www.youtube.com/watch?v=rfQqh7iCcOU [Version 31.08.2016]

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Art of TinkeringBeispiele aus www.hackster.io

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Medien & Informatik


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«Die Maker-Bewegung»

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Maker?!

Computeria / ehp 06.07.2018 9https://ferienspass-nhs.ch/bildergalerien, https://makerhareketi.com/, http://calliope-saarland.de/2017/11/15/382/

«Die Maker-Bewegung»


«The Maker movement and the broader “Do-It-Yourself” (DIY) culture celebrate innovation, creativity, and

community engagement experienced through the open-ended processes of making.»

Peppler, K. & McKay, Ch. (2013). Broadening Participation and Issues of Inclusion and Accessibility in Making. Indiana University: Bloomington.

Die Maker Faire ist ein familienfreundliches Festival für digitales Handwerk und neue Technologien, bei dem das Selbermachen, Entdecken und Weitergeben im

Mittelpunkt stehen.

Historische Einordnung


Grafik nach Sandra Schön: sandra‐schoen.de

• Making-Aktivitäten• Physical Computing• Robotik• …

Aus Konsumenten werden Produzenten…


Abbildung: Ebner & Schön, 2017

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Adam und E-V-A


EVA?

Eingabe – Verarbeitung - Ausgabe

Adam und E-V-A


Wo passiert im folgenden Videobeispiel E-V-A?

Piano stairs


Film: https://youtu.be/hMOQHsWfOB4 [22.06.2018]

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Physical Computing

Der Mikrocontroller

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Start bei den Kleinsten (KG, PS 1&2)

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Begriffseinordnung: Mikrocontroller

Ein Mikrocontroller hat folgende typische Eigenschaften:

Programmspeicher

Datenspeicher (RAM)

Verarbeitungseinheit (CPU)

Eingabe- / Ausgabe- Anschlüsse

Eingebaute Peripherie (Zähler, Kommunikation, weitere Bausteine)

Der Mikrocontroller ist ein vollständiger Computer in einem einzigen Schaltkreis. Programmspeicher, Datenspeicher und die Funktionseinheiten der Ein‐ und Ausgabe [Peripheriegeräte] sind eingebaut (Technische Universität München, 2014).

Medien & Informatik


Begriffseinordnung: Mikrocontroller


Beispiele von Alltagsanwendungen:

Ladegeräte, komplexere Stromversorgungen

Motorsteuerungen, CNC-Maschinen

Roboter

Messwerterfassung (z. B. Drehzahlmessung im Auto), Datenlogger, Temperaturregler, Drehzahlregler

MP3-Player, Uhren / Schaltuhren

Alarmanlagen

LED-Matrizen (Blinkmuster etc.)

„Konsumgüter“-Steuerungen, z.B. Fernbedienungen und Spielzeug

Bildquelle: http://shop.myavr.de/index.php?sp=pages/start_mikrocontrollerprogrammierung.htm

Beispiele von ‘pädagogischen’ Mikrocontrollern


Lehrplanbezug MI.2.2 Algorithmus, MI.2.3 Informatiksysteme


Auswahl der Unterrichtsinhalte


Fundamentale Ideen der Informatik1. Horizontalkriterium: Ein Sachverhalt ist in verschiedenen

Bereichen vielfältig anwendbar oder erkennbar.

2. Vertikalkriterium: Ein Sachverhalt kann auf jedem intellektuellen Niveau aufgezeigt und vermittelt werden.

3. Zeitkriterium: Ein Sachverhalt ist in der historischen Entwicklung deutlich wahrnehmbar und bleibt längerfristig relevant.

4. Sinnkriterium: Ein Sachverhalt besitzt einen Bezug zur Sprache und zum Denken des Alltags und der Lebenswelt.

5. Repräsentationskriterium: Ein Sachverhalt lässt sich auf verschiedenen kognitiven Repräsentationsstufen (enaktiv, ikonisch, symbolisch) darstellen.

Voraussetzung für fundamentale InhalteBeispiel: Binärsystem


HorizontalkriteriumHorizontalkriterium

Ein Sachverhalt ist in verschiedenen Bereichen vielfältig anwendbar oder erkennbar.

MathematikZahlensysteme

Elektrizität

On Off

Datenspeicher0 1

usw. …

Soziale Medien Like Dislike



VertikalkriteriumVertikalkriterium

Ein Sachverhalt kann auf jedem intellektuellen Niveau aufgezeigt und vermittelt werden.

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ZeitkriteriumZeitkriterium

SinnkriteriumSinnkriterium

Ein Sachverhalt ist in der historischen Entwicklung deutlich wahrnehmbar und bleibt längerfristig relevant. Ein Sachverhalt besitzt einen Bezug zur Sprache und zum Denken des Alltags und der Lebenswelt.

192

8

Lochkarte8.3 x 18.7 cm80 Byte Daten

2002

BlueRay25 GB Daten

Speicherkapazität von nicht flüchtigen Speichern



RepräsentationsformenRepräsentationsformen

Repräsentationskriterium: Ein Sachverhalt lässt sich auf verschiedenen kognitiven Repräsentationsstufen (enaktiv, ikonisch, symbolisch) darstellen.

ASCII Code ZWERG 1000111

Die Idee von MaKey MaKey

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Erfindung der amerikanischen Studenten Jay Silver und Eric Rosenbaum Am MIT Media Labs unter der Leitung von Mitch Resnick entwickelt

(Erfinder von Scratch) 2012 als Kickstarter-Projekt

Deckt Kompetenzen aus den Bereichen Medien und Informatik, Technisches Gestalten, Natur und Technik,

Musik, Bewegung und Sport sowie überfachliche Kompetenzen ab.

Idee des Konstruktionismus nach Seymour Papert «Do-it-Yourself» im Zentrum Weiterentwicklung des Konstruktivismus nach Piaget

Verfolgt das “low floor - wide walls - high ceiling”-Prinzip

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Das MaKey MaKey Kit -Produktmerkmale

Stromzufuhr via USB-Anschluss am Computer

Anschlussreaktion Bis zu 6 Tasten reagieren gleichzeitig (analog

zur herkömmlichen Tastatur) Bis zu 18 Tasten gleichzeitig verbindbar

Anschlüsse der Platine Vorderseite: 6 Anschlüsse

> Pfeiltasten (links, rechts oben, unten), Leertaste, linke Maustaste

Rückseite: 12 Anschlüsse> W,A,S,D,F,G> Mausbewegungen rechts, links, aufwärts,

abwärts, Linksklick, Rechtsklick

Computeria / ehp

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Möglichkeiten mit MaKey MaKey

Automatische Installation beim Verbinden der Platine via USB-Kabel mit dem Computer

Serien- und Parallelschaltungen erzeugen

Leitfähigkeiten prüfen

Erdung (Mensch-Platine)

Schnittstellen sind vorprogrammiert / umprogrammierbar

Quelle: http://www.epic-stuff.de/produkte/makey-makey/ [Version 31.08.2015]

Computeria / ehp

Quelle: http://makeymakey.com/howto.php#software [Version 31.08.2015]

Alternative: Aufgaben und Ideen mit micro:bit


http://microbit.org/de/

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Alternative: Aufgaben und Ideen mit calliope mini


Film: https://www.youtube.com/watch?v=xeQVvepqImw[22.06.2018]

Neu aus der Schweiz: OXOCARD


Wieso?


4. Kulturtechnik

ICT

Aus einer Illustrierten


Was?


Techn. Aufbau


Medien & Informatik


Techn. Aufbau


Techn. Aufbau


Programmieren für Anfänger und Fortgeschritten


VisuelleProgrammierungschafft Zugänge füralle

Grundidee «Programmierung»


Beispiel: Wetterprogramm


Dank einer Kollaboration mit Meteotest kannst du die Oxocard in eine Wetterstation verwandeln.

Zeige das Wettericon und lasse die aktuelle Temperatur in deinem Wohnort anzeigen, wenn der linke Knopf gedrückt wird.

Die Oxocard muss sich mit dem Internet verbinden um auf die Daten von Meteotest zugreifen zukönnen.

Passend zur prognostiziertenWettersituation wird immer einanderes Icon angezeigt, wenn Duden Zeichne «Prognose-Icon»-Blockeinfügst.



Medien & Informatik



Computeria / ehp 06.07.2018 43 weitergeben.

Weiterführung …

Robotik

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Ein Einblick in die Praxis…


Einblick…Transfer: Eigene Blue-Bot Welt

Computeria / ehp

Video: KU Praktikumseinsatz, C. Margon, 2017

Eigene Blue‐Bot WeltDie Kinder entwerfen in Kleingruppen eine eigene Blue‐Bot‐Welt und halten einen möglichen Lösungsweg fest. Anschliessend werden die Welten auf verschiedene Gruppen verteilt und lange und kurze Lösungswege werden gesucht und festgehalten.

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Einblick: Thymio (Primar und Sek I)


Film: https://www.youtube.com/watch?v=459JZ3Di1IM[22.06.2018]

Quellen


Vorlagen der Folieninhalte: Andrea Maria Schmid, Urs Meier, Doris Reck, Hanspeter Erni (alle PHLU)

Bildungs- und Kulturdepartement des Kantons Luzern (Hrsg.). (2016). Lehrplan 21 für den Fachbereich Medien und Informatik. Luzern: Kanton Luzern.

Coolstuff (2016). MaKey MaKey. http://www.coolstuff.de/MaKey-MaKey [Version 14.09.2016]

Döbeli, B. (2015). Konstruktionismus. http://beat.doebe.li/bibliothek/w00561.html [Version 14.09.2017]

Döbeli, B., Frey, A. & Pilloud, M. (2015). MaKey MaKey. http://ilearnit.ch/de/makey.html [Version 14.09.2016]

Döbeli, B. & Hielscher, M. (2015). MaKey MaKey Projektideen. Pädagogische Hochschule Schwyz: Schwyz.

EpicStuff (2016). MaKey MaKey. http://www.epic-stuff.de/produkte/makey-makey/ [Version 14.09.2016]

Génération Robots (2016). MaKey MaKey Kit. http://www.generationrobots.com/fr/401897-makey-makey-kit.html [Version 14.09.2016]

Hartmann, W., Näf, M. & Reichert, R. (2006): Informatikunterricht planen und durchführen. Berlin: Springer.

Martinez, S. (2013). Invent to learn. Torrance CA: Constructing Modern Knowledge Press.



Petrich, M & Wilkinson, K. (2014). The art of tinkering. San Francisco: Weldon Owen.

Rosenbaum, E. & Silver, J. (2016). MaKey MaKey. http://makeymakey.com/howto.php#software [Version 14.09.2016]

Schön, S., Ebner, M. (2017). Von Makerspaces und FabLabs – Das Kreative digitala Selbermachen und Gestalten mit 3D-Druck & Co. Handbuch E-Learning. 70. Erg. Lieferung (August 2017). 4.60. S. 1-18.

Sparkfunk (2016). What is an Arduino? https://learn.sparkfun.com/tutorials/what-is-an-arduino [Version 14.09.2016]

Technische Universität München (2014). Mikrocontrollertechnik. http://www6.in.tum.de/pub/Main/TeachingWs2014ProseminarMicrocontrollerEmbedded/Was_ist_ein_Microcontroller.pdf [Version 15.06.2017

Wilhelm, M., Luthiger, H. & Wespi, C. (2014). Prozessmodell zur Entwicklung von kompetenzorientierten Aufgabensets. Luzern: Entwicklungsschwerpunkt Kompetenzorientierter Unterricht, Pädagogische Hochschule Luzern.

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