Medien & Informatik
06.07.2018Computeria / ehp 1
weitergeben.
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
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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…
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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»
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«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
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Grafik nach Sandra Schön: sandra‐schoen.de
• Making-Aktivitäten• Physical Computing• Robotik• …
Aus Konsumenten werden Produzenten…
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Abbildung: Ebner & Schön, 2017
Medien & Informatik
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Adam und E-V-A
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EVA?
Eingabe – Verarbeitung - Ausgabe
Adam und E-V-A
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Wo passiert im folgenden Videobeispiel E-V-A?
Piano stairs
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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
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Begriffseinordnung: Mikrocontroller
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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
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Lehrplanbezug MI.2.2 Algorithmus, MI.2.3 Informatiksysteme
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Auswahl der Unterrichtsinhalte
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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
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HorizontalkriteriumHorizontalkriterium
Ein Sachverhalt ist in verschiedenen Bereichen vielfältig anwendbar oder erkennbar.
MathematikZahlensysteme
Elektrizität
On Off
Datenspeicher0 1
usw. …
Soziale Medien Like Dislike
Voraussetzung für fundamentale InhalteBeispiel: Binärsystem
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VertikalkriteriumVertikalkriterium
Ein Sachverhalt kann auf jedem intellektuellen Niveau aufgezeigt und vermittelt werden.
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Voraussetzung für fundamentale InhalteBeispiel: Binärsystem
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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
Voraussetzung für fundamentale InhalteBeispiel: Binärsystem
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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
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http://microbit.org/de/
Medien & Informatik
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Alternative: Aufgaben und Ideen mit calliope mini
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Film: https://www.youtube.com/watch?v=xeQVvepqImw[22.06.2018]
Neu aus der Schweiz: OXOCARD
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Wieso?
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4. Kulturtechnik
ICT
Aus einer Illustrierten
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Was?
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Techn. Aufbau
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Medien & Informatik
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Techn. Aufbau
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Techn. Aufbau
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Programmieren für Anfänger und Fortgeschritten
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VisuelleProgrammierungschafft Zugänge füralle
Grundidee «Programmierung»
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Beispiel: Wetterprogramm
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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.
Beispiel: Wetterprogramm
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Beispiel: Wetterprogramm
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Weiterführung …
Robotik
Computeria / ehp
Ein Einblick in die Praxis…
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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)
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Film: https://www.youtube.com/watch?v=459JZ3Di1IM[22.06.2018]
Quellen
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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.
Peppler, K. & McKay, Ch. (2013). Broadening Participation and Issues of Inclusion and Accessibility in Making. Indiana University: Bloomington.
Peppler, K. & McKay, Ch. (2013). Broadening Participation and Issues of Inclusion and Accessibility in Making. Indiana University: Bloomington.
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.