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Veröffentlicht am: 21.10.16

Coding- und Hardware-Workshops für Schüler selbstgemacht!

Technische Geräte werden immer „schlauer“, leistungsstärker und sind oft so unscheinbar, dass man sie als solche nicht mehr wahrnimmt. Wie sie genau funktionieren, wissen die Wenigsten. Um die dahinterliegende Technik zu verstehen, reicht es heute nicht mehr das Gerät auseinanderzubauen.

Projekte wie StartHardware.org, Tinkertank oder Die Jungen Tüftler wollen diese Wissenslücke schließen. Dabei wird das Interesse und Verständnis für die Funktionsweise ganz praktisch und spielerisch geweckt. Kinder und Jugendliche können einfache elektronische Bauteile selbst zu funktionstüchtigen „Geräten“ zusammenbauen und programmieren sie werden somit selbst zum „Maker“. Eines von vielen Projekten, die gut aufbereitetes Workshop-Material für Lehrende anbieten, ist StartHardware.org.

Ein technisches Gerät ist keine „Black Box“

Das Angebot von StartHardware.org. „Arduino im Schulunterricht? Kein Problem!“ vermittelt Grundlagen der Informatik. Technik soll damit keine Black-Box mehr sein, sondern von den Nutzerinnen und Nutzern als aktiv manipulierbar und beeinflussbar wahrgenommen werden. Die Teilnehmenden lernen die Grundlagen der Programmierung und bekommen Basiswissen zum Umgang mit Hardware vermittelt: Was sind „Methoden“ und „Schleifen“, wie werden „Variablen deklariert“. Was ist Strom und Spannung? Was bedeutet „analog“ und „digital“? Wie arbeiten Sensoren und wie kann man diese „auslesen“?

Die Idee hinter StartHardware.org

Stefan Hermann ist seit vielen Jahren in der Maker-Gemeinschaft aktiv und beschreibt, wie die Idee für das Projekt StartHardware.org entstanden ist: „Da ich eine Arduino-Webseite für Erwachsene betreibe, hatte ich schon länger die Idee, ein Angebot nur für Kinder zu schaffen. Aus unzähligen Workshops auch mit Kindern hatte ich eine Vorstellung davon, wie man Kindern das Thema näher bringen kann. Dazu wollte ich diese Workshops auch von anderen Personen vermittelbar gestalten und beim Thema Kinder und Jugendliche sind das natürlich in erster Linie die Lehrer. Hieraus entstand das Konzept des zweiteiligen Ansatzes - Online-Kurs plus Workshop-Material.“

Eine Schülergruppe baut elekronische Geräte

Workshop „Von der Schönheit und Eleganz programmierbarer Gegenstände“

Zur Vorbereitung des Workshops sollte man die Unterlagen auf stardhardware.org studieren. Das Material besteht aus einem Übersichtsplan, einer Präsentation und einem Leitfaden, der jede einzelne Folie erklärt. Führt man den Workshop erstmalig durch, ist es nötig die Hardware im Vorfeld selbst auszuprobieren.
Neben Computern, auf denen die Arduino-Software läuft, braucht man ein Arduino-Starterset, eine Übersicht gibt es unter dem Menüpunkt Starter Sets. Teilnehmende können sich zu zweit ein Set plus Rechner teilen. Damit kann man praktische Erfahrungen sammeln, sich austauschen und gemeinsam Aufgaben lösen.
Der Workshop führt ins Thema ein und stellt Fragen, die die Teilnehmenden reflektieren: Was sind programmierbare Gegenstände, wo finden sich solche und was ist überhaupt Programmieren?

Bei der Durchführung kann man sich an der Präsentation orientieren, die Stück für Stück gezeigt und erklärt wird. Gleichzeitig arbeiten die Teilnehmenden praktisch mit der Hardware. Dabei muss genügend Zeit für den Bau der Schaltungen und die Programmierung eingeplant werden.

Ein 3-Tage-Workshop könnte diese Inhalte vermitteln:

Tag 1:

  • Grundlagen: Was ist Spannung und Strom? Was ist ein Schaltkreis? Praxisbeispiel: Wie sieht es im Innern einer Taschenlampe aus?
  • Wir lernen den Mini-Computer „Arduino“ kennen, arbeiten mit dem Steckbrett und bringen eine LED zum Leuchten.
  • Einführung in die Programmierung
  • Nun lassen wir per Programm-Code die LED blinken.

Tag 2:

  • Wir erweitern unser erstes Programm: Die LED blinkt unseren Namen in Morse-Code.
  • Der Schaltkreis wird auf zwei LEDs erweitert, die per Programmierung abwechselnd blinken.
  • Nun bauen wir eine Ampel. und erweitern sie mit einer Fussgängerampel.

Tag 3:

  • Wir schließen einen Lautsprecher am Arduino an und spielen eine Melodie.
  • Wir besprechen die if-Abfrage und eine spezielle Variablenform, das Array.
  • Wir entwickeln ein Piano, das mit nur einer Taste funktioniert.
  • Am Ende nutzen wir einen Fotowiderstand, um Töne zu spielen.

Tipps & Hinweise

Wichtig ist, dass die Teilnehmenden Fragen stellen können. Die Workshop-Leitung muss immer ansprechbar sein und bei konkreten Problemen schnell Hilfestellung geben.

Das Thema ist für Kinder und Jugendliche spannend. Die kleinen Bauteile finden sie interessant und sind neugierig damit zu experimentieren. Der Kurs kann für jüngere Kinder recht spielerisch gehalten werden: Buntes Papier, Schere und Klebstoff machen aus LEDs plötzlich kleine Figuren. Das hilft neben den vielen neuen Aspekten auch bekannte Kompetenzen als Entschleuniger in den Kurs einzubauen.

Es ist immer wieder überraschend, wie schnell sich das Verständnis für die Technik und das Programmieren vermitteln lässt. So können die Kinder die Befehlen schnell abstrahieren und fangen sofort an damit kreativ zu arbeiten.

Schwierig kann es bei heterogenen Gruppen sein, da dies von schnellen Teilnehmenden Geduld abverlangt. In diesem Fall kann auch auf das Selbstlernmaterial auf der Webseite verwiesen werden. Diese haben so die Möglichkeit weitere Experimente durchzuführen, wenn sie die aktuelle Aufgabe bereits gemeistert haben.

Weitere Informationen

Stefan Hermann, StartHardware.org im Gespräch mit dem Initiativbüro

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