Rückblick Physical Computing: Wir bauen uns ein CO2-Messgerät

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In den vergangenen Wochen haben wir uns im Fach Medien und Informatik intensiv mit Physical Computing beschäftigt und zum Ende der Unterrichtsreihe ein eigenes Projekt zum Bau eines CO2-Messgerätes durchgeführt. Den Unterricht haben wir grösstenteils in Doppellektionen gehalten, da so … Continue reading

2. Lektion Physical Computing: Postenarbeit

Die zweite Unterrichtseinheit zum Thema Physical Computing wurde als Doppellektion durchgeführt. Dadurch konnte die Unterrichtszeit deutlich effizienter genutzt werden und die Schülerinnen und Schüler setzten sich intensiv mit den einzelnen Arbeitsstationen zum Kennenlernen der verschiedenen Sensoren und Aktoren auseinander. Sie lernten unter anderem, wie mit der Programmierumgebung Snap4Arduino über Arduino-Mikrocontroller LEDs angesteuert werden und entwarfen gleich erste Ideen für Weihnachtsdekoration, verwendeten Displays und Servomotoren und nutzten unter anderem Schieberegler, Helligkeitssensoren und Kippschalter als alternative Eingaben zu Tastatur und Maus. Damit kamen sie mit vielen Konzepten der Informatik in Berührung:

  • Sie unterschieden zwischen analogen und digitalen Ein- und Ausgaben
  • Sie nutzten grundlegende Programmierkonzepte wie Iteration, Schleifen, Alternativen
  • Sie verwendeten Verlgeichsoperatoren
  • Sie verknüpften einzelne Programmteile um sensorgesteuerte Aktionen auszulösen

Rückblickend verlief der Unterricht gut und zielführend, es fehlte jedoch aufgrund der Vielzahl an Bauteilen die Zeit, alles auszuprobieren. Somit wurden nicht von allen Schülerinnen und Schülern auch alle Posten durchlaufen. Eine Überlegung für die Zukunft wäre, die Anzahl der Teile zu begrenzen und so sicherzustellen, dass im gegebenen Zeitrahmen jeder einmal mit jeder Art Sensor bzw. Aktor in Berührung kommt, anstatt beispielsweise fünf verschiedene analoge Sensoren ausgiebig zu testen – gleichzeitig wurde bei den Schülerinnen und Schülern aber auf die Weise das Interesse und die Motivation hochgehalten. Sie wirkten insgesamt sehr lernbegierig erfreuten sich an ihren Erfolgen.

Es fiel auf, dass die Wenigsten sich an die Anleitungen hielten. Viele wählten ein eher experimentelles Vorgehen und neigten dazu, bei auftretenden Problemen sofort die Lehrperson nach Hilfe zu fragen. Dies legt nahe, dass es für die Zielgruppe angemessener wäre, die textlastigen Anleitungen zu straffen und vielleicht stark ikonisiert bereitzustellen oder aber in Form von Challenge Cards aufzubereiten, die sich in anderen Kontexten bereits als sehr hilfreich erwiesen haben.

In der Nachbesprechung der Unterrichtseinheit ist das Thema fächerübergreifender Unterricht immer wieder ein Thema. Wir sind der Meinung, dass sich insbesondere das Thema Physical Computing sehr gut für einen fächerübergreifenden Unterricht nutzen liesse. Dies insbesondere auch hinsichtlich des grossen Zeitaufwandes, welcher in der regulären Einzellektion zwar bewältigbar ist, aber doch extrem knapp bemessen werden muss. Wenn die Lehrperson, welche das Fach Medien & Informatik unterrichtet, auch ein anderes Fach wie Natur & Technik, oder Technisches Gestaltet erteilt, so lässt sich dies auch ohne grossen, zusätzlichen Koordinationsaufwand organisieren.

So könnte man im Fach Natur & Technik beispielsweise die Informationsübertragung und Verarbeitung beim Thema Elektrizität genauer beleuchten. z.B. Wie messen analoge Sensoren ihre Position? Wie werden die Eingabeinformationen des Sensor zum Prozessor und vom Prozessort zur Ausgabe übertragen? Welche Rolle spielen die Spannung und die Stromstärke bei der Informationsübertragung?
Im Fach Technisches Gestalten könnte man sich wiederum mit der physischen Gestaltung des Gehäuses beschäftigen. Dies je nach Niveau der Klasse auch an tiefergehenden Fragen aufziehen: Was wäre die ideale Position für den Sensor im Gehäuse? Spielt dies eine Rolle? Was wäre das ideale Material für das Gehäuse? Eignen sich alle Materialien gleichermassen? usw.

Damit die Lernenden eine Station als Hausaufgabe erarbeiten konnten, durften sie das Material mit nach Hause nehmen. Aus Erfahrungswerten und „Sicherheitsgründen“ haben wir die Boxen mit dem Material, welches nach Hause genommen wird fotografiert. Das Bewusstsein der Lernenden, dass die Lehrperson weiss, welche Teile sie mit nach Hause genommen haben, fördert erfahrungsgemäss ihre Sorgfalt im Umgang mit den Teilen, welche schnell einmal verloren oder vergessen werden können.

In der kommenden Lektion werden wir uns intensiv mit dem Luftgütesensor MQ135 auseinandersetzen, um uns dann im Anschluss an das Projekt zur CO2-Messung im Klassenzimmer zu machen.

Physical Computing: Wir bauen uns ein CO2-Messgerät

Der digitale Wandel schafft nicht nur bei Software, sondern auch bei der Hardware ganz neue Möglichkeiten. Elektronische Sensoren und Teile, die früher für Private unerschwinglich waren, können heute von Schulen für wenig Geld gemietet, oder gar gekauft werden. Während es vor 10 Jahren kaum vorstellbar gewesen ist, Schüler*innen im Schulzimmer ihre eigenen CO2-Messgeräte bauen und programmieren zu lassen, möchten wir zeigen, dass dies bereits heute keine grosse Herausforderung mehr sein muss.

Gut belüftete Innenräume sind wichtig für das Wohlbefinden und die Gesundheit. Dies ist keine neue Erkenntnis, der Einfluss der Raumluft auf die Übertragung von Krankheiten rückt jedoch derzeit in Zusammenhang mit der SARS-CoV-2-Epidemie verstärkt in den Fokus. Daher wollen wir in den kommenden Wochen darauf hinarbeiten, die Schüler*innen eigene CO2-Messgeräte entwickeln zu lassen, die dann im Unterricht rechtzeitig daran erinnern, die Klassenzimmer ausreichend zu belüften.

Auf dem Weg zu gesünderer Luft im Klassenzimmer haben sich Schüler*innen der ersten Oberstufe an der Projektschule Sek Eins Höfe zum Projektauftakt mit einem Baukasten und einer Programmierumgebung für Physical Computing vertraut gemacht. Beim Physical Computing geht es darum, auf kreative Weise interaktive, physische Objekte zu gestalten und entwickeln, die über Sensoren und Aktoren mit ihrer Umwelt interagieren. In den kommenden Wochen werden die Schüler*innen lernen, wie man mit Sensorik Umweltdaten erfassen und auf einem Mikrocontroller verarbeiten kann, um mithilfe von Aktoren verschiedene Ausgabemöglichkeiten zu nutzen. Dabei werden sie in die Rollen von  Erfindern und Entwicklern schlüpfen, Rechercheaufgaben und Untersuchungen im Schulhaus durchführen und natürlich ihre Geräte bauen, programmieren und gestalten.

Am vergangenen Donnerstag 12.11.2020 haben wir mit der ersten Lektion gestartet. Wie immer im Fach Medien & Informatik verging die Zeit wie im Fluge. Die Ziele dieser ersten Lektion bestanden darin, den Lernenden einen Einblick in das Themenfeld Physical Computing zu geben und sie die nötigen technischen Vorbereitungen für das Stationenlernen und die anschliessende Projektarbeit treffen zu lassen. Dies gelang uns auch. Die Lernenden waren sofort sehr interessiert für das Thema und fanden den Gedanken, selber ein CO2 Messgerät programmieren zu können, faszinierend. Sie waren die ganze Lektion über motiviert und voller Tatendrang.

In Zukunft würde es sich jedoch empfehlen, die Lernenden im Vorhinein die Software zu Hause herunterladen zu lassen und sie mittels einer kurzen Videoanleitung anzuleiten. Bei einem Download während der Unterrichtszeit ist das WLAN der Schule aufgrund der grossen Datenmenge des Installationspakets schnell überlastet. Eigentlich wurde der Download und die Installation als Hausaufgabe auf die Lektion erteilt, einige Lernenden waren mit diesem Auftrag jedoch überfordert. Sie haben entweder eine falsche Version des Intsallationsclients (z. B. für ein falsches Betriebssystem) heruntergeladen, oder konnten den Client nicht richtig installieren (Admin-Warnung). Diese Zeit liesse sich im Unterricht effizienter nutzen. Ein weiteres Thema ist das Material-Management: Aufgrund der beschränkten Zeit für das Fach (Einzellektion à 45min) mussten die Lernenden mitten im Bau / den Vorbereitungen für eine Aufgabe aufhören. Um nicht zusätzliche Zeit mit dem Sortieren / Zurückräumen des Materials zu verlieren, haben wir den Lernenden kleine Kartonboxen zur Verfügung gestellt, in welche sie ihr aktuelles Material verräumen und dann in der nächsten Lektion direkt wieder starten zu können.

Diese 1. Lektion haben wir als einen für die Lernenden sehr motivierenden Einstieg in das Thema erlebt, obwohl die Inhalte für die Altersgruppe (7. Klasse) eher anspruchsvoll sind. Die Herausforderungen dieser ersten Lektion gab es primär im Bereich des Zeit- und Materialmanagements. Da die nächste Lektion aufgrund einer Projektwoche ausfällt, werden wir am Donnerstag, d. 19.11. eine Doppellektion Medien & Informatik unterrichten. Wir vermuten, dass dies insbesondere beim Thema Physical Computing den Lernenden einen besseren Flow und Fokus ermöglicht, als dies bei den knappen Einzellektionen der Fall ist.

Stefan Huber & Mareen Przybylla

Spicken bei digitalen Sprachprüfungen: Richtige Einstellungen zu Beginn des Schuljahres

Wer digitale Sprachprüfungen mit Microsoft Forms oder anderen Tools macht, hat vielleicht auch schon die Erfahrung gemacht, dass Lernende überdurchschnittlich gut abschneiden. Das kann einen einfachen Grund haben: Sie spicken mit der Bing-Übersetzung.

Dieses standartmässige Add-On erlaubt es Lernenden per einfachen Rechtsklick auf ein Wort dieses von oder in eine beliebige Sprache zu übersetzen. Diese Möglichkeit wird von Lernenden gerne genutzt, da sie innert Sekunden,ohne das Öffnen einer zusätzlichen Seite funktioniert und so von der Lehrperson oft unbemerkt bleibt. Auch der Prüfungsmodus von Microsoft Forms deaktiviert das Add-On nicht!

Im Anhang findet Ihr eine Kurzanleitung wie Ihr mittels Einstellungen an den Schülertablets das Problem umgehen könnt. Es empfiehlt sich diese Einstellung direkt zu Beginn des Schuljahres selber an den Schülertablets vorzunehmen. Am besten ohne die Lernenden darüber zu informieren.

Ich habe auch unsere Informatik-Firma auf die Problematik aufmerksam gemacht. Idealerweise würde diese nämlich die Verwendung von Add-Ons im Internetexplorer standartmässig deaktivieren.

Habt Ihr bereits selber ähnliche Erfahrungen gemacht? Würdet Ihr gerne mehr über das Erstellen von digitalen Prüfungen mit Forms erfahren? Dann lasst doch einen Kommentar zurück!