Interessante Projekte mit dem BBC Micro:Bit - "Codierung und Binärsystem"

Erproben der vielfältigen Möglichkeiten des BBC Micro:Bit - Diesmal: Analoge und digitale Input/Output-Anschlüsse

Es soll in diesem Projekt ein kleines Büchlein für den Micro:bit gebastelt und ein Programm geschrieben werden, mit deren Hilfe wir eine Möglichkeit der Codierung kennen lernen können. Es geht, genauer gesagt, um die Codierung unserer Zahlen aus dem Dezimalsystem. Sie sollen in ein anderes Zahlensystem umgewandelt (codiert) werden. Dieses andere Zahlensystem nennt man das BINÄRSYSTEM. Kennenlernen der Begriffe Codierung, Analog-Elektronik, Digital-Elektronik, Bit, Stellenwerttafel. Arbeitsblätter ermuntern zum Umrechnen vom Dezimalsystem ins Binärsystem und umgekehrt. Es wird ein Büchlein gebastelt, das genau 8 Seiten hat. Warum? Der Micro:bit hat 3 Input/Output-Anschlüsse (0, 1 und 2), wir haben also 3 Bits zur Verfügung. Wir wissen bereits, 3 Bits ergeben 8 Möglichkeiten (Im Binärsystem werden alle Zahlen zur Basis 2 dargestellt, also 2 hoch 3 ergibt 8) daher sind für unser Micro:bit-Buch 8 Seiten möglich! Unser Büchlein soll auf 7 Seiten eine Geschichte erzählen. Die Seite 0 dient der Erklärung, wie das Buch funktioniert. Ein Script wird erstellt mit dessen Hilfe der Micro:bit immer genau weiß, auf welcher Seite des Büchleins er sich befindet. Krokoklemmern werden an die drei Anschlüsse des Micro:bit angeschlossen, und mit einer Lesekarte verbunden. Die Lesekarte liest die Daten der jeweiligen Seite aus! Mit selbstklebendem Kupferband werden auf den einzelnen Seiten Schaltskizzen geklebt. Je nachdem, ob bei einem Anschluss eine Eingangsspannung herrscht oder nicht, ergeben alle drei Anschlüsse zusammen einen dreistelligen Binärcode (z.B. 001), der Micro:bit stellt auf seinem Display den Inhalt dieser CODIERTEN Seite dar. So kann man kurze Geschichten, Gedichte oder auch Animationen erfinden, die im Büchlein nur CODIERT stehen. Faszinierend! Da für den Außenstehenden etwas schwer nachvollziehbar sei auf das Video verwiesen. Bastelvorlagen erleichtern das Herstellen unseres Micro:bit-Büchleins! (23. Mai 2018) 

 Video

Interessante Projekte mit dem BBC Micro:Bit - "Nachrichten senden und empfangen"

Erproben der vielfältigen Möglichkeiten des BBC Micro:Bit - Diesmal: Bluetooth

Die Fähigkeit des Micro:Bit über Bluetooth Nachrichten an einen anderen Micro:Bit oder an mehrere andere Micro:Bits zu senden und umgekehrt, Nachrichten zu empfangen, soll hier den Schülern oder auch interessierten Lehrern vorgestellt und näher gebracht werden. In zwei Projekten werden Skripte für den Micro:bit erprobt, die es ermöglichen, einzelne Buchstaben oder auch ganze Wörter oder Sätze an einen Empfänger zu senden. Danach kann der Empfänger zum Sender werden und auf die empfangene Nachricht antworten. Es werden vor allem diesmal die Begriffe Variable, String und Stringvariable genauer erklärt und durch das anschließende Ausprobieren hoffentlich auch begreif- und durchschaubar gemacht. Mittlerweile besitzt unsere Schule 15 Micro:Bits, sodass jeder Schüler wirklich aktiv mitarbeiten kann. Zwei Videos veranschaulichen die Ergebnisse!(23. Mai 2018)
Video 1
Video 2

Eine "Renaissance der Schildkröte"

Es ist derzeit (leider noch nicht in Österreich) eine "Renaissance der Schildkröte" zu beobachten, also einer Wiedergeburt jener schon in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts entwickelten Computer Schildkröte, die zeichnen kann, wenn man ihr nur die richtigen Befehle gibt. Programmiersprachen wie FMS - LOGO, MicroWorlds, Python, Scratch, Turtle Art, SmallBasic, RoamerWorld, Tynker sind heute ganz hoch im Kurs und bieten solch eine Schildkröte oder ein ähnliches Reptil an, mit der man das Programmieren erlernen kann. Entwickelt wurde die Programmiersprache LOGO - die uns zum ersten Mal die Schildkröte vorstellte - vom Vater der Computerpädagogik Seymour Papert im Jahr 1967 am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Mitlerweile gibt es unzählige LOGO-Versionen. Zwei neue Versionen stellen wir hier vor (24. April 2018)

Mozilla Firefox oder Google Chrome verwenden! 
TurtleCoder
TurtleStitch

Zum Ausprobieren - SCRATCH 3.0

Scratch 3.0 ist eine angekündigte Version von Scratch, die Scratch 2.0 ablösen soll. Es ist eine komplette Neugestaltung und Neuimplementierung von Scratch. Die öffentliche Alpha-Version wurde im Januar 2018 veröffentlicht und kann bereits online getestet werden. Das endgültige Veröffentlichungsdatum für die Online-Version von Scratch 3.0 ist für August 2018 festgelegt. Eine Offline-Version von Scratch 3.0 wird später kommen.

Mozilla Firefox oder Google Chrome verwenden! 

SCRATCH 3.0

SCRATCH 3.0 wird mit auswählbaren Erweiterungen auch das Programmieren von Robotern wie LEGO WeDO 2.0 oder LEGO Boost und Mikrocomputern wie den BBC Micro:Bit oder Arduino ermöglichen.

Die chinesische Entwicklerfirma Kittenbot hat SCRATCH 3.0 bereits für sich entdeckt und bietet eine Version, die sie „Kittenblock“ nennt, bereits zum Download an! Man kann damit SCRATCH-Programme entwickeln, man kann aber auch z.B. unseren BBC Micro:bit auf recht einfache Art und Weise programmieren! (6. März 2018)

Kittenbot

Microsoft MakeCode und Physical Computing

Microsoft MakeCode ist eine Plattform, die einige webbasierte Programmier-Editoren vor allem für das Physical Computing bietet. Man kann zwischen Block-Editoren - ähnlich wie Scratch - und JavaScript-Editoren - für fortgeschrittene Programmierer - wählen. Derzeit stehen Editoren z.B. für den BBC Micro:bit, den Circuit Playground von Adafruit, oder den Chibi Chip von Chibitronics zur Verfügung, alles durchaus erschwingliche Hardware für Schulen. Auch eine Programmierumgebung für Microsofts Minecraft bietet die Plattform. (5. Jänner 2018)

Microsoft MakeCode

Programmieren mit SCRATCH - Schülerarbeiten

Erste Versuche mit Python

Die Website „Trinket“ stellt eine Programmierumgebung für deinen Internetbrowser zur Verfügung. Die mit dieser Programmierumgebung entwickelten Programme können sofort online ausgeführt werden. Derzeit unterstützt „Trinket“ Python und HTML. Dein fertiges Computerprogramm kannst du sofort auf verschiedenen sozialen Netzwerken oder per E-Mail mit anderen teilen. Man kann es auch in andere Webseiten oder Blog-Beiträgen einbinden.  

Python lernen mit „Trinket“

Open Roberta Lap

Die Roberta-Initiative des Frauenhofer-Instituts hat sich zum Ziel gesetzt, das Interesse besonders von Mädchen (aber natürlich auch von Buben) für die MINT-Fächer nachhaltig zu fördern. „Lernen mit Robotern“ und „Programmieren lernen. Zukunft gestalten“ sind die Wahlsprüche dieser Initiative! Open Roberta Lap ist die Programmierumgebung dieser Roberta-Initiative. Der internetbasierte Editor dieser Open-Source-Plattform erfordert keine Installation. Wir benötigen lediglich eine Internetverbindung und einen -browser. Die verwendete Programmiersprache nennt sich NEPO. Es handelt sich um eine graphische Programmiersprache. Solche graphischen Programmiersprachen sind heute zahlreich vertreten (SCRATCH, BLOCKLY, TURTLE ART, mBLOCK,…), programmiert wird, indem man  Befehlsblöcke aneinanderreiht. Da die Programmierung also immer nach dem gleichen Prinzip funktioniert, ist es relativ einfach in eine dieser Programmiersprachen einzusteigen. Das Besondere an NEPO ist, dass man damit verschiedene Roboter (z.B. NXT und EV3 von LEGO) aber auch die uns schon bekannten Mikrokontroller BBC Micro:bit und Calliope mini programmieren kann. Die Programmierumgebung ist unter folgendem Link zu erreichen:

Open Roberta Lap

Der Calliope mini

Der Calliope mini ist ein Microkontroller, ein Ein-Chip-Computer, der ähnlich wie der BBC Micro:bit oder auch der CodeBug Kinder spielerisch in die Welt des Programmierens einführen soll. Konkret geht es um Grundschüler, die das Programmieren lernen und so auf die Digitalisierung unserer Welt vorbereitet werden sollen. In Deutschland will man diese Platine an (vielleicht später alle) Drittklässler verteilen. In Großbritannien wurde bereits an eine Million Schüler der BBC Micro:bit kostenlos verteilt. Und in Österreich?

Calliope
Video

Calliope mini-Editor
PXT-Editor

DIY-Kits von KANO

Das Londoner Startup KANO will mit seinen DIY-Kits mehr Kinder und Jugendliche zum Programmieren bringen. Die mit einer Designer-Firma entwickelten (und deshalb auch etwas teuren) derzeit vier recht stylischen Baukästen sind ein Computer-Kit, ein Screen-Kit, ein Pixel-Kit und ein Motion Sensor-Kit. Die einzelnen Kits sind recht einfach zusammenzubauen. Für unsere jüngeren Schüler interessant sind vor allem das Pixel-Kit und das Motion Sensor-Kit.  Das Pixel-Kit ist ein interaktives Board mit 128 LEDs, mit dem man Muster, Daten, Animationen und Spiele darstellen kann. Das Pixel-Kit kann mit einem Bewegungssensor verbunden werden, sodass die LEDs auch auf Gesten reagieren können. Nach dem Zusammenbau wird das Pixel-Kit mittels USB an den Computer angeschlossen. Eine App („Kano App“) wird von der Kano-Webseite heruntergeladen, installiert und schon kann man beginnen, das Pixel-Kit zu programmieren. Bei der Programmiersprache handelt es sich um eine einfache ikonische Programmiersprache (Befehlsblöcke werden zusammengefügt). Ein Emulator zeigt dem Programmierer sofort die Ergebnisse seiner Arbeit und ermöglicht jederzeit ein Testen und Korrigieren derselben.  Ein Account auf dem Kano-Server muss eröffnet werden, um die fertigen Projekte in diesem Account speichern zu können. Erst dann kann man sie in das Pixel-Kit laden!

 
 
 
 
 

computer creative wettbewerb ´17

Beim diesjährigen computer creative wettbewerb ´17 der Österreichischen Computer Gesellschaft hat ein Team der 4a von Frau Lorenz mit dem Beitrag "We are Makers" den 3. Platz erreicht. Die Teammitglieder waren Kerim YILMAZ, Neven MILOSAVLJEVIC, Kazbek IBRAGIMOV, Faruk MEHMEDOVIC, Arash RAHMANI, Furkan DURAN, Martin KIS und Atam IBRAGIMIV. Wir gratulieren dem erfolgreichen Team.

APA PresseaussendungVideo
Projektbeschreibung
Ein einfacher Game Controller
Ergebnisse

Coding-Session
Fledermausspiel    Pong     Pig und Pong    Klavier spielen     Glockenspiel     DJ NMS Schäffer

Making-Sesson
Fledermausspiel    Pong     Pig und Pong    Klavier spielen     Glockenspiel     DJ NMS Schäffer

CodeBug

Der CodeBug ist ein kleiner Microkontroller in Form eines Käfers, mit dem man  die Grundlagen von Programmierung, Physical Computing und Elektronik lernen kann. Er besitzt 25 quadratisch angeordnete LEDs, zwei Buttons und sechs Kontakte, die als „Käferbeine“ bezeichnet werden. Vier dieser Beine können als Sensoren verwendet werden. Die mit einem Online-Programm-Editor entwickelten Programme können über eine Micro-USB-Schnittstelle in den CodeBug geladen werden. Der CodeBug wird nämlich auf dem Desktop PC als gewöhnlicher Speicherstick erkannt. Programme können, nachdem sie erstellt und auf dem PC abgespeichert wurden, auf den CodeBug auf herkömmliche Art kopiert werden Über diese Schnittstelle wird der Mikrokontroller auch mit Strom versorgt! Der CodeBug kann auch mittels Batterie (Knopfbatterie – Typ 2032) mit Strom versorgt werden. Über eine Buchsenleiste kann der CodeBug auf die entsprechenden Pins der GPIO-Leiste eines Raspberry Pi angeschlossen werden. Im Schuljahr 2017/18 soll der CodeBug auf seine Brauchbarkeit  im Informatikunterricht getestet werden.--- Handout 1 --- Handout 2

CodeBug

BBC micro:bit

Der BBC micro:bit ist ein nur 4 cm x 5 cm großer Mikrokontroller, der ähnlich wie der CodeBug funktioniert. Er wird ebenfalls über eine Micro-USB-Buchse mit Strom versorgt. Ein gesondert zu erwerbendes Batteriefach ermöglicht mit 2 AAA-Batterien ebenfalls die Stromversorgung. Wie der CodeBug hat der Micro:bit eine 5 x 5 LED-Matrix zur Anzeige von blinkenden Texten, alphanumerischen Zeichen und Mustern. Er besitzt zwei programmierbare Tasten, die man z.B. als Game-Controller verwenden kann. Weiters hat er fünf Ein- und Ausgänge, zwei dienen der Stromversorgung, drei stehen zur Steuerung von Motoren oder Robotern zur Verfügung. Das Besondere ist die Bluetooth-Technologie. Man kann einen Micro:bit mit anderen Micro:bits verbinden, mit Smartphones oder Tablets. Eine spezielle App ermöglicht es, Programme zu entwickeln und über Bluetooth auf den Micro:bit zu übertragen. Über USB wird der Micro:bit genauso wie der CodeBug auf dem Desktop PC als gewöhnlicher Speicherstick erkannt. Programme können, nachdem sie erstellt und auf dem PC abgespeichert wurden, auf den Micro:bit auf herkömmliche Art kopiert werden. Über 20 Input/Output Pins kann der Micro:bit mit anderen Geräten wie dem Raspberry Pi verbunden werden. Programmiert wird er entweder mit dem „JavaScript-Blocks-Editor“ von Microsoft oder – wenn man ein Tablet verwendet - mit „Microsoft Touch Develop“. Auch der Micro:bit wird im Schuljahr 2017/18 erprobt.

  BBC Micro:bit

Making - kreatives digitales Gestalten und Experimentieren

Making, das kreative Gestalten und Selbermachen insbesondere mit digitalen Technologien, soll in den Schulalltag auch der Pflichtschule Einzug halten. Die Schüler sollen zu „Makern“ werden. Technisches Verständnis, kreatives Problemlösen, soziales Miteinander und handwerkliches Geschick werden dabei trainiert.

Makers sind Menschen, die basteln, etwas Neues gestalten. Sie verwenden dazu einerseits digitale Technologien wie z.B. eine Programmiersprache, andererseits  Materialien, mit denen sie experimentieren und plötzlich etwas ganz Interessantes aber auch manchmal etwas ganz Verrücktes herstellen. Makers wissen, dass z.B. ein Bleistift nicht nur zum Schreiben zu gebrauchen ist, oder dass man leere Küchenrollen für eine interessante Musikinstallation verwenden kann.

Weil es darum geht, dass etwas „gemacht“ (engl „to make“) wird, also etwas Neues entwickelt und produziert wird, wird diese Entwicklung des „digitalen Do-It-Yourself“ auch als Maker-Bewegung bezeichnet.

Wenn man davon ausgeht, das Making in den Schulen Einzug halten soll und muss, dann fällt das zu großen Teilen in den Verantwortungsbereich des Informatikunterrichtes. Auch das Technische Werken wird hier einen großen Beitrag leisten müssen. Die Abschaffung des Technischen Werkens in unseren 8. Schulstufen ist somit zu überdenken.

Making ist nicht nur für den Informatikunterricht sondern für alle anderen MINT-Fächer interessant. Aber es werden in den Making-Projekten nicht nur MINT-Interessen geweckt und MINT-Kompetenzen entwickelt, sondern auch Soft Skills wie Teamfähigkeit, analytische Kompetenz, Problemlösekompetenz, Kreativität, eigenständiges Arbeiten, Flexibilität und vor allem Neugierde bei der Suche nach Lösungen.

Making mit Schülern stellt das aktive Handeln und die damit verbundenen Wissenszuwächse in den Mittelpunkt und fördert diese im späteren Berufsleben unserer Schüler erwarteten Soft Skills.

Making baut auf den Ideen des Konstruktionismus des Mathematikers und Vater der Computerpädagogik Seymour Papert auf. Der Erfinder der Programmiersprache LOGO geht davon aus, dass Menschen besonders dann etwas lernen, wenn sie etwas selbst konstruieren und sich im Konstruktionsprozess das dafür nötige Wissen aneignen und anwenden. Durch das eigene aktive Handeln werden schwierige Inhalte leichter durchschaubar und begreifbar.

Das Projekt „We are Makers“ der 4a ist der erste Versuch, die Maker-Bewegung auch in den Informatikunterricht  unserer Schule Einzug halten zu lassen..

Auch die 4d wird noch in diesem Schuljahr ein kleineres Maker-Projekt durchführen! Es soll eine VR-Brille selbst gebastelt werden. Das immer aktueller werdende Zukunftsthema „Virtuelle Realität“ soll somit auf eher spielerische Art und Weise den Schülern näher gebracht werden.

Game Controller selbst herstellen

Raspberry Pi

Der Raspberry Pi und seine Klone der Banana Pi und der Orange Pi sind  Einplatinencomputer in der Größe einer Kreditkarte. Es soll gezeigt werden, wie sie im Unterricht sinnvoll eingesetzt werden können. Sie eignen sich als Desktopcomputer mit Browser, Officepaket, Lernprogrammen aber auch - und deshalb sind sie ursprünglich auch entwickelt worden - zum Programmieren (Scratch, Python, Turtle Art,...) Auch für elektronische Spielereien und Basteleien sind diese Geräte ganz toll geeignet. --- Handout

Physical Computing

Der Raspberry Pi macht es uns sehr einfach, in die Welt des „Physical Computing“ einzusteigen, indem man eigene Projektideen mit Hilfe von computergesteuerten Sensoren, Tasten oder Leuchtdioden realisiert. Er besitzt nämlich eine so genannten „General Purpose Input / Output“- Schnittstelle (GPIO), mit deren Hilfe sich weitere elektronische Bauteile an den Raspberry Pi anschließen und steuern lassen. Add-on-Boards für den Raspberry Pi wie die LedBorg-Platine oder auch Pibrella, der Makey Makey oder das PicoBoard ermöglichen zusammen mit der Programmiersprache Scratch recht interessante ja manchmal sogar recht verrückte Projekte. --- Handout

Der Ozobot

Der Ozobot ist ein kleiner Roboter, den man programmieren kann. Er kann einer von dir gezeichneten schwarzen (roten, grünen, blauen) Linie folgen und verschiedene Farbcodes lesen. Mit Hilfe dieser Farbcodes kannst du den Roboter programmieren. Jeder Farbcode bedeutet für den Ozobot einen Befehl, den er dann ausführt. Es gibt aber auch eine eigene Programmiersprache mit verschiedenen Schwierigkeitsgraden für ihn. Auch Apps kannst du verwenden um den Ozobot z.B. das Tanzen zu lehren oder mit dem Ozobot leichte oder auch recht schwierige Probleme zu lösen! Du kannst den Ozobot mit deinem Smartphone oder deinem Tablet aber auch mit einem PC oder Laptop verwenden!

Ozobot
Video

Pong

1972 wurde ein Videospiel entwickelt, das nannte sich PONG und wurde auf der ganzen Welt berühmt. Ein Ball bewegt sich auf dem Bildschirm hin und her und zwei Spieler müssen mit ihrem Schläger (ein senkrechter Strich) der mit einem Schieberegler oder einem Drehknopf ("Paddle") hin und her bewegt wird, versuchen, den Ball zurück zum Gegner zu schlagen.  Macht ein Spieler einen Fehler, erhält der Gegner einen Punkt. Das Spiel ähnelt dem Ping Pong -Spiel, deshalb auch der Name Pong. Es ist eines der ältesten Videospiele. Wir versuchen, eine eigene Version dieses Spieles zu programmieren.

Pong programmieren mit Scratch
Make Pong by Kano

Wäscheklammern-Klavier

Das PicoBoard

Das PicoBoard ist eine kleine rote Platine für die Programmiersprache SCRATCH, die über USB an den Computer angeschlossen werden kann. Sie hat Sensoren für Licht und Schall, einen Schieberegler, einen Schalter und vier Anschlüsse (Widerstandseingänge) für weitere Sensoren oder Schalter. So können Licht, Klänge, und elektrische Widerstände in SCRATCH-Projekte eingebunden werden. Im Beispielordner von SCRATCH sind einige PicoBoard-Projekte zu finden.

Der MaKey MaKey

Der "MaKey MaKey" ist ein Micro-Controller-Board, also eine kleine Platine mit einem Micro-Controller,  im speziellen Fall basierend auf einem Arduino-Controller.  Die Platine gibt sich dem PC gegenüber als „Human Interface Device“ (HID) aus: Sie tut so, als wäre sie eine Tastatur und eine Maus.Tastaturbefehle und Mausklick können durch externe Quellen, die den Strom leiten, übernommen werden.

Bei den Tastaturbefehlen handelt es sich um sechs Buchstabentasten (W, A, S, D, F und G)  und die vier Pfeiltasten sowie die Leertaste und dem Mausklick. 

Man kann mit dieser Technik leitfähige Gegenstände (z.B. Plastilin) und Lebensmittel (z.B. Bananen) in Eingabegeräte für Spiele am Rechner verwandeln. Das funktioniert bei den Betriebssystemen Windows, MacOS und Linux. Auch ein Raspberry Pi lässt sich damit steuern

Mit einem USB-Kabel wird der MaKey MaKey an den Rechner angeschlossen

Dann stellt man mit einem Kabel mit einer Krokodilklemme eine Verbindung zwischen dem Eingang „Space“ des MaKey MaKey mit einem leitfähigen Gegenstand (z.B. mit einer Banane)  her und kann nun die Banane als Space-Taste verwenden

Den Kontakt stellt man her, indem man den eigenen Körper direkt mit dem Masseanschluss der Makey-Makey-Platine ("Earth") verbindet (z.B. durch ein Erdungsarmband) und dann den leitenden Gegenstand berührt, von dem ja das Kabel mit der Krokodilklemme zurück zum Makey Makey führt.

Die Belegung der Tastaturbefehle kann über eine kostenlose Arduino-Software geändert werden.

Digitale Kompetenzen

In der 5. Schulstufe soll ab dem Schuljahr 2014/15 ein Basiskurs "Digitale Kompetenzen" durchgeführt werden. Wie dieser Kurs organisiert wird, obliegt der Eigenverantwortung der Schule. Verschiedene Möglichkeiten bieten sich an:

  • ein autonomer Pflichtgegenstand Informatik (etwa in den Schwerpunktschulen)
  • eine verbindliche Übung Informatik
  • Projektwochen während des Schuljahres
  • integriert im Unterricht: Die Inhalte werden etwa in Deutsch, Englisch, Mathematik, Biologie, Geografie, Bildnerischer Erziehung etc. vermittelt. (Die Wiener Basiskurse bieten diese Möglichkeit an)

Basiskurs "Digitale Kompetenzen" 1
Basiskurs "Digitale Kompetenzen" 2