Für die 10. Klasse eines Wahlpflichtkurses im Profil Technik an der niedersächsischen Realschule ist das Themenfeld ‚Information und Kommunikation – Technische Systeme des Informationsumsatzes‘ vorgesehen. Was liegt näher, als ein Projekt mit dem kostengünstigen Raspberry Pi durchzuführen? In loser Folge soll hier der Projektverlauf geschildert werden.
‚Programmieren statt programmiert werden‘
Digitaltechnik ist aus der Umwelt des Menschen nicht mehr wegzudenken. Die Leistungsfähigkeit nimmt von Gerätegeneration zu Gerätegeneration immer noch drastisch zu, gleichzeitig kann fast nicht mehr unterschieden werden zwischen dem ‚klassischen‘ Computer und einem ‚Handy‘: Smartphones werben inzwischen auch mit Prozessortaktung, Arbeits- und Massenspeicher. Diese kleinen, großartigen Geräte haben aus schulischer Sicht einen entscheidenden Nachteil: Die Einzelelemente der Systeme (Eingabe-, Rechner- und Grafikeinheit usw.) sind so integriert und miteinander verwoben, dass es schwerfällt, sie zum Verständnis der Technik didaktisch zu reduzieren („Schauen wir mal, was da drinsteckt…“). Zum anderen ist es für die – uns – NormalanwenderInnen sehr viel einfacher, ein Programm/eine App herunterzuladen, einen Menüpunkt ‚Installieren‘ zu wählen und bei Nichtgefallen dasselbe noch einmal für ein anderes Programm durchzuführen, als ein Programm unseren Bedürfnissen anzupassen. Norbert Bolz spitzt in einem Interview den Blick in die Zukunft auf die Formel zu: „Programmieren oder programmiert werden.“ Etwas weniger drastisch darf man als LehrerIn sagen, dass es absolut wünschenswert ist, Kindern und Jugendlichen den Umgang mit und das Verständnis für digitale Elektronik zu vermitteln. Der Raspi erscheint mit seiner Offenheit, der guten Dokumentation und – ganz wichtig – der lebendigen Community ideal für diese Lernziele.
Kaffee nach Klick?
Folgende Unterrichtsinhalte sind geplant:
- Wiederholung der Grundlagen der Elektrotechnik (Spannung, Strom, Stromkreis)
- Elektrische und elektronische Bauteile (mit besonderem Schwerpunkt auf den Transistor)
- Grundlagen der Nutzung einer Programmierumgebung, Einführung in Python
- Realisierung einer Schaltung, bei der der Raspi als Steuerzentrale dient und
- wenn es wirklich klappen sollte: Erstellen einer grafischen Anwenderoberfläche (GUI) für das Steuerprogramm
Aufhänger für die Unterrichtseinheit – das ist das, was der Lehrer sich unter diesem Projekt vorstellt…: Eine Kaffeepad-Maschine, die mit defekter Elektronik in Einzelteilen in einem Karton herumliegt. Das Ziel: Kaffee nach Programmstart ;-). Didaktische Vorteile dabei: Sowohl In- als auch Output sind zu verarbeiten, außerdem kann der Raspi direkt nur geringe Ströme schalten, deswegen muss eine Transistorschaltung (Exemplarisch für jede digitale Schaltung) realisiert werden.
Mal sehen, welche Ideen die SchülerInnen nach ihrer ersten Hausaufgabe („Recherchiert interessante/lustige/spannende Raspi-Projekte!„) mitbringen, ob und wofür sie sich begeistern können.
Haben Sie noch Ideen zum Projektstart?
Ich wünschte, sowas cooles hätte es schon in meinem Informatikunterricht gegeben. Wir haben stattdessen nur Borland Delphi und sonstige unwichtige Programmiersprachen gerlernt. 😉
Sie sprechen den Vergleich zu aktuellen Geräten wie Smartphones an. Man muss diese Geräte doch nicht gegenüber stellen, sondern könnte das gleich hier einbinden. Wie cool wäre es denn schließlich, wenn die Kaffeemaschine durch einen Knopf auf dem Smartphone gestartet werden würde?
Etwas anderes: Diese Thematik klingt doch sehr interessant. Besteht die Möglichkeit, dass Sie die Unterrichtsmaterialien dann als Download zur Verfügung stellen? Würde mich sehr interessieren!
Hallo,
vielen Dank, hoffentlich teilen die SchülerInnen die Begeisterung.
Die Programmierung einer Handy-App wäre natürlich großartig, allerdings bin ich ’nur‘ Techniklehrer ohne Studium der Informatik und hoffe, grundsätzlich die Programmierhürde zu nehmen. Auf der anderen Seite ergibt sich eine interessante und fruchtbare Lehr-/Lerndynamik, wenn man mit den SchülerInnen gemeinsam die Inhalte erarbeitet.
Soweit die Unterrichtsmaterialien selber angefertigt sind, plane ich, diese wie die detaillierte Unterrichtsvorbereitung zum Download anzubieten.
Naja, ein Informatikstudium braucht man dafür ja auch nicht unbedingt 🙂
Fraglich ist eher, welche Smartphones die Schüler denn besitzen. Vermutlich haben die meisten Android-Geräte. Die Programmierung auf iOS-Geräten wird mangels Mac OS-System an der Schule wohl eh nicht möglich sein.
Um das Ganze aber nicht allzu kompliziert zu machen: Auf dem PI lässt sich ja hervorragend ein Apache oder nginx aufsetzen. Dann kann man auch eine kleine Webseite erstellen, die dann jedes Smartphone ansteuern kann.
Zu Ihrer anderen Frage im Kommentar weiter unten: Ich habe in meiner Linux-Zeit gute Erfahrungen mit Python und GTK gemacht. Ich denke insb. mit Glade lässt sich sehr einfach eine Programmoberfläche erstellen.
Ich habe in meiner Schulzeit eine Computer AG (Arbeitsgemeinschaft, das nannte man in der DDR so 😉 ) besucht und dort die ersten Schritte in der Programmierung mit dem LC80 (Lerncomputer 80) kennengelernt.
Aus meiner damaligen Sicht finde ich den Sprung von den bekannten Grundlagen Punkt 1 und Punkt 2 zu dem wahrscheinlich komplett neuen Feld Programmierung Punkt 3 sehr groß. Man wird die Schüler wahrscheinlich nur gedanklich mitnehmen können, wenn es didaktisch gut aufgebaut ist und die Schritte nicht zu groß sind.
Ich könnte mir auch vorstellen, dass der Rasberry über einen Temperatursensor und digitemp einen bestimmten Raum überwacht und bei dem Überschreiten eines bestimmten Wertes irgend eine Aktion auslöst.
Die Messwerte könnte man auf einem Webserver des Rasberry schön darstellen. (https://www.digitemp.com/index.shtml)
Ein Idee könnte auch sein, die Mobilfunkgeräte der Schüler mit einzubeziehen.
Man könnte mit dem/den Rasberry/ies und einem WLAN USB Stick an jedem RB ein verstecktes WLAN Netz in der Schule aufspannen, dass registriert, wenn ein Mobilfunkbesitzer mit eingeschaltetem WLAN durch die Schule geht.
(Nutzung der automatischen WLAN Suche und Auswertung der MAC Adressen in den Logfiles der WLAN Accesspoints). So würde man zusätzlich den Schülern die technischen Möglichkeiten der Überwachung vor Augen führen und sie sensibilisieren, die Technik mit Bedacht zu verwenden. Also WLAN nur dort einzuschalten wo wirklich notwendig.
Andere Ideen, die sicherlich viel zu schwierig sind, findet man hier:
(https://www.administrator.de/wissen/netzwerk-management-server-mit-raspberry-pi-191718.html)
grüße vom it-frosch
Oh, vor allem letzteres klingt ziemlich schwierig ;-)!
Sachlogisch-didaktischer Aufbau soll nach Wiederholung der Grundlagen der Elektrotechnik sein, 1.) dass die Ein- und Ausgänge des Raspis anzusteuern sind -> LED-Versuche, 2.) dass direkt keine größeren Lasten (an)steuerbar sind und man deswegen eine Verstärkerschaltung benötigt (Wie verwendet man einen Transistor?) und 3.) dass man ein nacktes Pythonprogramm auch hübsch verpacken kann (Glade?).
Wir *werden* hart arbeiten müssen…