Und sie waren tatsächlich da …

chemie4kids-pixeled

Von dem Bild bekommt man einen guten Ein­druck von dem Besuch der Kin­der­gar­ten­kin­der bei uns im Che­mie­kurs (rei­ner Abde­cke­r­er­gän­zungs­kurs, kein Cur­ri­cu­lum). Das Bild ist übri­gens mit einer GOPRO-Action­ka­me­ra gemacht (sowas hält unser Medi­en­zen­trum für die akti­ve Medi­en­ar­beit in der Schu­le bereit).  Mein Kurs hat selbst Expe­ri­men­te für Kin­der erar­bei­tet — dabei stand im Mit­tel­punkt, dass es nicht um die lei­der immer mehr didak­ti­schen Raum ein­neh­men­de Phä­no­me­no­lo­gie gehen soll, son­dern um Deu­tun­gen, die für Kin­der ver­steh­bar sind.

Adhä­si­on bei der Chro­ma­to­gra­phie kann man z.B. modell­haft durch Kin­der erklä­ren, die von ande­ren Kin­der gescho­ben wer­den — mal auf einem Bein ste­hend, mal auf zwei Bei­nen ste­hend. Das Lauf­mit­tel (das schie­ben­de Kind) kann das Farb­stoff­teil­chen (das gescho­be­nen Kind) unter­schied­lich gut bewe­gen. In sol­chen ver­meint­li­chen Details steckt sehr viel Denk­ar­beit (nicht mei­ne!): Die Erklä­rung ist nicht über die Maßen sim­pli­fi­ziert, ermög­lich aber trotz­dem eine in Grund­zü­gen kor­rek­te Vor­stel­lung von einem Teil­be­reich der sich tat­säch­lich abspie­len­den Vor­gän­ge.

Neben der Schul­lei­te­rin waren auch Ver­tre­ter der ört­li­chen Lokal­zei­tun­gen zeit­wei­se anwe­send — die Inter­views haben natür­lich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler selbst gege­ben. Die resul­tie­ren­den Arti­kel in den Zei­tun­gen haben mir bei­de sehr gut gefal­len. Für mich ist die­se „Ver­mark­tung” rela­ti­ves Neu­land — die Akti­on selbst ist ja schon ein Remake. Den Schü­le­rin­nen und Schü­lern war die Öffent­lich­keit aber gar nicht so wich­tig — zumin­dest hat das unse­re klei­ne Eva­lua­ti­on hin­ter­her erge­ben. Die Atmo­sphä­re wäh­rend der Ver­an­stal­tung war so, dass fast alle Erwach­se­nen, die von außen kamen, lan­ge geblie­ben sind — es gab unglaub­lich viel zu schau­en, zu hören und zu erle­ben, z.B. sehr fokus­sier­te und gespann­te Kin­der.

Ein Segen ist, dass ich Teil­neh­men­de aus der Video-AG mit in mei­nem Kurs sit­zen habe, die gemein­sam mit zusätz­lich frei­ge­stell­ten Schü­le­rin­nen die Doku­men­ta­ti­on über­nom­men habe. Ver­ti­kal­fahrt? GOPRO auf der Krei­de­ab­la­ge der Pylo­nen­ta­fel. Hori­zon­tal­fahrt? GOPRO auf fahr­ba­rem Over­head­pro­jek­tor (zu etwas müs­sen sie ja gut sein). Wack­ler? „Die GOPRO macht 4K — das kann man genau wie die opti­sche Ver­zer­rung durch den extre­men Weit­win­kel her­aus­rech­nen, Herr Riecken!”

Und wie geht es wei­ter? Zunächst habe ich fast sowas wie einen didak­ti­schen Kaper­brief bekom­men. Das Niveau von vie­len Erklär­vi­de­os (auch kom­mer­zi­el­len) gefällt mei­nen Schü­le­rin­nen und Schü­lern nicht. „Nä, das ist tech­nisch nicht gut gemacht, Herr Riecken!” „Die Idee ist ja schon nett, aber die dra­ma­tur­gi­sche Umset­zung … !” Und ich: „Fach­lich stimmt da und da aber etwas nicht!”. Der Kurs hat beschlos­sen, das bes­ser zu kön­nen. Nun denn. Ein neu­es Pro­jekt in einem neu­en Halb­jahr, dies­mal akti­ve Medi­en­ar­beit gepaart mit erhöh­tem fach­li­chen Anspruch. Ich weiß noch nicht ganz genau, wie ich das ange­he. Ich könn­te mir gut vor­stel­len, z.B. im Bereich der Koh­len­hy­dra­te — das eig­net sich sehr gut für Erklär­vi­de­os — zunächst in einen Input­pha­se zu gehen, um inhalt­li­che Ori­en­tie­rung zu schaf­fen, um dann dies­mal die SuS eige­ne Pro­jekt­pla­nun­gen (Zeit­ras­ter, Milestones) ent­wi­ckeln zu las­sen. Aber das wird noch bis zum neu­en Jahr rei­fen.

Projekt mit dem Waldkindergarten (reloaded)

Ich habe in die­sem Jahr wie­der einen poly­va­len­ten Che­mie­kurs. Das ist ein etwas selt­sa­mes Kon­strukt: Pri­mär geht es um Che­mie, jedoch sol­len auch Inhal­te ande­rer Natur­wis­sen­schaf­ten ein­flie­ßen und es darf nichts aus dem Ober­stu­fen­cur­ri­cu­lum Che­mie behan­delt wer­den. Über­haupt ist die­ser Kurs eine kom­plett cur­ri­cul­ums­freie Lehr­kraf­ter­ho­lungs­zo­ne. Er dient ledig­lich dazu, dass SuS, die bestimm­te Ober­stu­fen­pro­fi­le gewählt haben, ihre Bele­gungs­pflich­ten für das Abitur erfül­len kön­nen — wir sagen dazu „Abde­cker­kurs”. Gleich­wohl sind Noten zu ertei­len.

Ich habe den SuS vier Inhal­te ange­bo­ten, u.a. eine Wie­der­be­le­bung mei­nes alten Wald­kin­der­gar­ten­pro­jek­tes, wel­ches kon­kur­renz­los von allen prä­fe­riert wur­de.

Da ich mit dem Ablauf damals nicht so ganz zufrie­den war, las­se ich in die­sem Jahr eini­ge Ele­men­te aus dem klas­si­schen Pro­jekt­ma­nage­ment und mei­ne Erfah­run­gen mit Wikis aus dem letz­ten Jahr mit ein­flie­ßen, aber nicht zu viel, um die Trans­ak­ti­ons­kos­ten mög­lichst erträg­lich zu hal­ten — so gebe ich z.B. den ange­speck­ten Pro­jekt­ab­lauf­plan weit­ge­hend vor.

Das sieht dann so aus:

Wochen­tag Dop­pel­stun­de Inhalt
Frei­tag 1 Expe­ri­ment­aus­wahl, Pro­jekt­aufrä­ge
Frei­tag 2 M1: Pro­jekt­auf­trä­ge vor­stel­len, Mate­ri­al- und Gerä­te­lis­te erstel­len
Mitt­woch 3 Expe­ri­ment selbst durch­füh­ren, ggf. opti­mie­ren
Frei­tag 4 Fei­er­tag
Frei­tag 5 Expe­ri­ment selbst durch­füh­ren, ggf. opti­mie­ren
Mitt­woch 6 Beschrei­bung zum Ver­suchs­auf­bau erstel­len
Frei­tag 7 Beschrei­bung zum Ver­suchs­auf­bau erstel­len
Frei­tag 8 M2: Abga­be Beschrei­bung zum Ver­suchs­auf­bau
Mitt­woch 9 Prä­sen­ta­ti­on für den Kurs Grup­pe A
Frei­tag 10 Prä­sen­ta­ti­on für den Kurs Grup­pe B
Frei­tag 11 Prä­sen­ta­ti­on für den Kurs Grup­pe C
Frei­tag 12 Opti­mie­rung und Bezü­ge zu ande­ren Expe­ri­men­ten
Mitt­woch 13 Opti­mie­rung und Bezü­ge zu ande­ren Expe­ri­men­ten
Frei­tag 14 M3: Wald­kin­der­gar­ten­be­such
Frei­tag 15 Aus­wer­tung und Feed­back
Mitt­woch 16 Über­ar­bei­tung Beschrei­bun­gen
Frei­tag 17 Über­ar­bei­tung, weih­nacht­li­cher Abschluss
Mitt­woch 18
Frei­tag 19
Mitt­woch 20
Frei­tag 21
Frei­tag 22
Mitt­woch 23

 

Zwei Dop­pel­stun­den hat­ten wir schon (nor­ma­ler­wei­se steht da ein Datum). Wer noch nie einen Pro­jekt­auf­trag gese­hen hat, fin­det hier eine Vor­la­ge. In Fett­druck sind die Mei­len­stei­ne bezeich­net — die­se geben mehr oder weni­ger vor, bis zu wel­chen Zeit­punkt ein Zwi­schen­ziel erreicht sein muss. Ein Pro­jekt­auf­trag ist eine gute Grund­la­ge, um sich dar­über klar zu wer­den, was man über­haupt mit einem Pro­jekt errei­chen möch­te. Vor allem die Pro­jekt­ri­si­ken sind dabei für mich von beson­de­rem Inter­es­se — mög­li­che Risi­ken sind z.B.:

  • Moti­va­ti­ons­ver­lust
  • Unter­schied­li­ches Enga­ge­ment in der Klein­grup­pe
  • fach­li­che Über­for­de­rung
  • […]

Man kann dann im Vor­we­ge dar­über reden, wie man den Risi­ken begeg­net (die SuS haben viel Erfah­rung mit gelun­ge­nen und weni­ger gelun­ge­nen Grup­pen­ar­beits­pro­zes­sen).

Die in der ers­ten Pha­se zen­tra­le Beschrei­bung des Ver­su­ches besitzt fol­gen­de Struk­tur:

  • Grup­pen­mit­glie­der
  • Pro­jekt­auf­trag (Ver­lin­kung auf Datei)
  • Benö­tig­te Gerä­te
  • Benö­tig­te Che­mi­ka­li­en
  • Durch­füh­rung
  • Doku­men­ta­ti­on der eige­nen Durch­füh­rung
  • Theo­re­ti­scher Hin­ter­grund (gym­na­si­al)
  • War­um ist das Expe­ri­ment für Kin­der geeig­net?
  • Kind­ge­rech­te Erklä­rung
  • Was kann das Kind bei dem Expe­ri­ment über Che­mie ler­nen?

Es wird im Unter­richt immer ein fes­tes Ritu­al in Form eines Ple­nums geben, in dem die Grup­pen fol­gen­de Aspek­te berich­ten:

  1. Was haben wir heu­te erreicht?
  2. Wel­che Pro­ble­me gab es dabei?
  3. Was ist in nächs­ten Zeit zu erle­di­gen?

In der Prä­sen­ta­ti­ons­pha­se schlüpft das Ple­num in die Rol­le von Kin­der­gar­ten­kin­dern und Beob­ach­tern, wäh­rend jeweils ein Expe­ri­ment tat­säch­lich durch­ge­führt wird. Dabei tau­chen erfah­rungs­ge­mäß Pro­ble­me auf, an die auch ich vor­her nicht gedacht hät­te — vor allem auch Koope­ra­ti­ons­mög­lich­kei­ten zwi­schen Grup­pen.

Nach dem Besuch der Kin­der erfolgt eine letz­te Refle­xi­on, die fol­gen­de Ele­men­te umfasst:

  • Rück­mel­dung der Kin­der (muss auch vor­be­rei­tet wer­den)
  • Rück­mel­dung der Kurs­teil­ge­ben­den an mich und mei­nen Unter­richts­stil
  • Über­le­gun­gen zur Wei­ter­ar­beit, z.B. mit Grund­schul­kin­dern

Gesam­melt und erle­digt wer­den alle Arbeits­schrit­te in einem nicht­öf­fent­li­chen Doku­Wi­ki. Uns ste­hen in der Che­mie acht Lap­tops für die ernst­haf­te Arbeit und eini­ge Nexus7-Tablets für Recher­che und Zuar­beit zur Ver­fü­gung. Natür­lich gibt es LAN- und WLAN-Ver­sor­gung, sodass auf Tot­holz weit­ge­hend ver­zich­tet wer­den kann.

 

 

 

Selbständigkeit und Alleinelassen

Ihr sucht euch jetzt ein­mal ein The­ma, wel­ches euch inter­es­siert und macht dar­aus ein Pro­jekt!” „Ich gebe euch für eure Pro­jekt­grup­pe einen Punk­te­pool und ihr ent­schei­det in der Grup­pe selbst, wie vie­le Punk­te jeder von euch erhält!” „Du bekommst als Schu­le ein Bud­get, aus dem du zuerst Fahrt­kos­ten und Fort­bil­dungs­kos­ten finan­zie­ren musst. Den Rest darfst du für ande­re Din­ge ein­set­zen!” „Jede Schu­le muss selbst eige­ne Ver­fah­rens­be­schrei­bun­gen und Nut­zer­ord­nun­gen zum Daten­schutz erar­bei­ten!” „Dei­ne schu­li­sche Arbeit sam­melst du in einem Port­fo­lio und über­prüfst lau­fend selbst, wel­che Kom­pe­tenz­be­rei­che du bereits abge­deckt hast!” „Du hast von mir ein Han­dy bekom­men. Jetzt gehe mal ver­ant­wor­tungs­voll damit um!” „Regen ist kein Grund, dass ich dich zur Schu­le fah­re!” „Erar­bei­te mal selbst, was für Gerä­te in dei­nem Schul­netz­werk benö­tigt wer­den!”

Die­se Lis­te lie­ße sich belie­big fort­set­zen. Ich glau­be, dass sie ein päd­ago­gi­sches Grund­pro­blem beschreibt. Bei mir ist das so stark im Fokus, weil ich damit her­um­ex­pe­ri­men­tie­re, mei­nen Unter­richt ein wenig mehr zu öff­nen und damit so mei­ne Erfah­run­gen gemacht habe. Befür­wor­ter des offe­nen Unter­richt gehen nach mei­ner Mei­nung von einem ganz bestimm­ten Men­schen­bild aus, was mehr oder weni­ger stark aus Arti­keln und SoMe-Posts her­aus­schim­mert. Kern­punk­te die­ses Men­schen­bil­des sind:

  • Men­schen wol­len ler­nen
  • Men­schen wol­len hin­sicht­lich der Aus­wahl des Lern­stof­fes nicht bevor­mun­det wer­den
  • Men­schen sind von Natur aus neu­gie­rig
  • Men­schen wis­sen selbst am bes­ten, was gut für sie ist
  • Men­schen blü­hen auf, wenn man ihnen Frei­räu­me gibt

Schu­le in Deutsch­land wird dage­gen oft als ein fast kom­ple­men­tä­rer Raum dazu auf­ge­fasst, denn

  • Schu­le macht aus dem Wol­len ein Müs­sen
  • Schu­le bevor­mun­det hin­sicht­lich der Stoff­aus­wahl
  • Schu­le weckt und beför­dert nicht die Neu­gier
  • Schu­le maßt sich an zu wis­sen, was für einen guten Staats­bür­ger wich­tig ist
  • Schu­le schafft kei­ne Frei­räu­me, son­dern Zwang
  • Und — fast am wich­tigs­ten: Schu­le macht das posi­ti­ve Men­schen­bild von oben kaputt.

Bei­de Ste­reo­ty­pe erle­be ich nicht so, weder das posi­ti­ve Men­schen­bild, noch die Rigi­di­tät und Enge des Schul­sys­tems. Und das ist nicht böse — halt ein­mal mehr nicht Main­stream.

Ein Bei­spiel aus mei­nem Ardui­no­ex­pe­ri­ment die­ses Jahr in der letz­ten Pha­se („Pro­jekt­pha­se”). Es gibt Schü­le­rin­nen und Schü­ler, die nicht wis­sen, was sie inhalt­lich inter­es­siert und die man schon bei der Fin­dung die­ser Idee beglei­ten muss. Eini­ge sind sogar froh, wenn ich sage: „Mach’s mal so — so schaffst du das!”. Anders­her­um gibt es groß­ar­ti­ge Ide­en, die sich aber mit dem Wis­sen und den Mög­lich­kei­ten des jewei­li­gen Schü­lers gar nicht umset­zen las­sen — wo er ohne Len­kung und Hil­fe in den Wald lie­fe und eben kein Erfolgs­er­leb­nis hät­te. Wo ver­läuft also die Gren­ze zwi­schen Alleinelas­sen und Selbst­stän­dig­keit? Wahr­schein­lich indi­vi­du­ell und mein Job als Lehr­per­son ist es, die­se Gren­ze zu zie­hen, weil ich ver­dammt noch­mal auf­grund mei­ner Erfah­rung manch­mal eben bes­ser weiß, was klap­pen könn­te.

Ein wei­te­res Bei­spiel aus dem Bereich der Pro­jekt­ar­beit: Man gibt der Grup­pe aus fünf Mit­glie­dern 30 Punk­te, die sie dann selbst auf die Grup­pen­mit­glie­der ver­tei­len sol­len, weil die Grup­pe ja am bes­ten weiß, wer sich wie ein­ge­bracht hat. Das ist ver­lo­ckend, weil man so die unan­ge­neh­me Beno­tungs­an­ge­le­gen­heit in die Grup­pe ver­schiebt. Dadurch bleibt die Ange­le­gen­heit nur immer noch unan­ge­nehm (die Bewer­tung steht ja immer­hin im nicht refor­mier­ten Raum „Schu­le”) — nur ich als Lehr­per­son bin aus dem Schnei­der, weil ich den schwar­zen Peter ver­la­ge­re. Mich unbe­liebt zu machen, ist ggf. mein Job. Ich gebe die Note und orga­ni­sie­re die Grup­pen­ar­beit und mich  ggf. so, dass ich das kann. Alles ande­re wäre für mich kei­ne Selbst­stän­dig­keit, son­dern ein Alleinelas­sen. Tat­säch­lich ist das ziem­lich ein­fach, da ich nach mei­nen bis­he­ri­ge Erfah­run­gen in indi­vi­du­el­len Bera­tungs­si­tua­ti­on bei Pro­jek­ten sehr viel mehr mit­be­kom­me als im sons­ti­gen klas­si­schen Unter­richt.

Als Dienst­herr könn­te ich auf die Idee kom­men zu sagen, dass ab jetzt Schu­len in bestimm­ten Berei­chen selbst­stän­dig sind. Hört sich zunächst pri­ma an. Dass damit so Din­ge ein­her­ge­hen, u.U. selbst Arbeits­ver­trä­ge mit Anbie­tern für den Ganz­tags­be­reich aus­ar­bei­ten zu müs­sen, Ver­fah­rens­be­schrei­bun­gen zum Daten­schutz zu erstel­len usw., ist eine ande­re Sei­te der Medail­le. Damit dürf­ten Schu­len schlicht über­for­dert sein, da ihnen dazu die Rechts­ab­tei­lung fehlt, die ein Dienst­herr zwangs­läu­fig hat. Ok — das Know-How kann sich jede Schu­le ja ein­kau­fen — nur ist das effek­tiv, wenn das jede Schu­le ein­zeln macht, und mit den zur Ver­fü­gung ste­hen­den Mit­teln rea­li­sier­bar? Zum Glück käme der Dienst­herr ja gar nicht auf sol­che Ide­en.

Mei­ne Hypo­the­se ist, dass so man­che selbst­stän­di­ge Arbeits­form Schü­le­rin­nen und Schü­ler schlicht über­for­dert — allein die Auf­ga­be her­aus­zu­fin­den, was mich — mich ganz allein und per­sön­lich — wirk­lich inter­es­siert, ist schon ein Anspruch. Ande­rer­seits emp­fin­de ich es so, dass wir an ande­re Stel­len Schü­le­rin­nen und Schü­lern Erfah­run­gen an Stel­len neh­men, die sie durch­aus machen dür­fen. Man stirbt z.B. nicht, wenn man in Regen­ja­cke zur Schu­le fährt und man stirbt auch nicht dar­an, ein Fahr­rad mit einem Plat­ten nach Hau­se zu schie­ben. Es ist zumut­bar, Essen vor­ge­setzt zu bekom­men, was nicht Mami gekocht hat.

Wo las­sen wir als Gesell­schaft jun­ge Men­schen allei­ne und wo trau­en wir ihnen Selbst­stän­dig­keit zu?

 

Wir sind die Roboter

Die Dämp­fe von Löt­zinn bren­nen einer kon­zen­triert über den Löt­kol­ben gebeug­ten Schü­le­rin in den Augen, der Geruch von Röst­zwie­beln liegt in der Luft, über­all lie­gen elek­tro­ni­sche und mecha­ni­sche Bau­tei­le her­um. Selt­sa­me Gefähr­te, die an die­je­ni­gen aus der Mad-Max-Trio­lo­gie anzu­knüp­fen schei­nen, fah­ren über den Flur und dre­hen wie von Geis­ter­hand vor Wän­den und Hin­der­nis­sen um. Rechts wird geflucht über die unver­meid­li­chen Trei­ber­pro­ble­me unter Windows8, links lacht sich dar­über der Nut­zer eines Ubun­tu-Desk­tops ins Fäust­chen, wäh­rend die Grup­pe im hin­te­ren Bereich das Schei­tern des letz­ten Algo­rith­mus bei einem kräf­ti­gen Biss in das selbst­ge­bau­te Hot­dog und einer Par­tie Min­e­craft ver­ar­bei­tet.

Die Situa­ti­on ent­stammt nicht dem Ent­wick­lungs­la­bor einer ner­di­gen Elek­tro­nik­fir­ma, son­dern beschreibt die Atmo­sphä­re in unse­rer neu­en Ardui­no-AG auf dem letz­ten Regio­nal­grup­pen­tref­fen recht genau. Da kann nach nicht ein­mal acht Wochen dann schon sowas her­aus­kom­men:

Die Hard­ware habe ich nach einem Schü­ler­ent­wurf nach­ge­baut. Die hier zu sehen­den Kom­po­nen­ten

  • ein Ardui­no UNO-Nach­bau
  • ein Adaf­ruit-Motor­shield-Nach­bau
  • ein HC-SR04 Ultra­schall­sen­sor
  • ein 4WD-Chas­sis
  • sechs Mignon-Akkus
  • ein Bat­te­rie­f­ach
  • Kabel und ande­rer Klein­kram

kos­ten etwa 50,- Euro, wenn man etwas war­ten kann. Die not­wen­di­ge Soft­ware gibt es kos­ten­los zum Down­load. Pro­gram­miert wird in einem C-ähn­li­chen Dia­lekt. Der Robo­ter aus dem Video wird von die­sem Pro­gramm gesteu­ert:

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    #include <AFMotor.h>
 
    AF_DCMotor motor_01(1, MOTOR12_64KHZ);
    AF_DCMotor motor_02(2, MOTOR12_64KHZ);
    AF_DCMotor motor_03(3, MOTOR12_64KHZ);
    AF_DCMotor motor_04(4, MOTOR12_64KHZ);
 
    // HC-SR04
    // VCC auf 5V
    // Trig auf Trigger Pin (löst Ultraschallimpuls aus)
    // Echo auf Echo Pin (Zeit in ms bis zum Empfang des Echos)
    // GND auf GND
 
    #define echoPin 15 // Echo Pin
    #define trigPin 14 // Trigger Pin
    int turn = 1;      // Drehrichtungsänderung wenn "festgefahren"
    int count = 0;     // Anzahl der Drehausweichversuche pro Richtung
 
    long duration, distance; // Dauer um Abstand zu berechnen
 
    void setup() {
 
     motor_01.setSpeed(190);  // Wir fahren nicht volle Pulle
     motor_02.setSpeed(190);
     motor_03.setSpeed(190);
     motor_04.setSpeed(190);
 
     Serial.begin (9600);
     pinMode(trigPin, OUTPUT);
     pinMode(echoPin, INPUT);
 
    }
 
    void loop() {
 
 
     /* The following trigPin/echoPin cycle is used to determine the
     distance of the nearest object by bouncing soundwaves off of it. */ 
 
     digitalWrite(trigPin, LOW); 
     delayMicroseconds(2); 
 
     digitalWrite(trigPin, HIGH);
     delayMicroseconds(10); 
 
     digitalWrite(trigPin, LOW);
     duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
 
     //Calculate the distance (in cm) based on the speed of sound.
     distance = duration/58.2;
 
     //Delay 50ms before next reading.
     delay(50);
 
     if (distance < 25 && turn > 0 )
 
     {
 
       motor_01.run(FORWARD);   // Motor 1 vorwärts laufen lassen
       motor_02.run(FORWARD);
       motor_03.run(FORWARD);
       motor_04.run(FORWARD); 
 
       delay(200);
 
       motor_01.run(BACKWARD);
       motor_02.run(BACKWARD);  // Motor 2 rückwärts laufen lassen
       motor_03.run(FORWARD);
       motor_04.run(FORWARD);
 
       delay(200);
 
       count++;
 
       if (count >= 3 ) {   
 
         turn = -turn;
 
       }
 
     } 
 
     else if (distance < 25 && turn < 0 )
 
     {
 
       motor_01.run(FORWARD);   // Vorwärts fahren
       motor_02.run(FORWARD);
       motor_03.run(FORWARD);
       motor_04.run(FORWARD); 
 
       delay(200);
 
       motor_01.run(FORWARD);
       motor_02.run(FORWARD);  // Motor 2 rückwärts laufen lassen
       motor_03.run(BACKWARD);
       motor_04.run(BACKWARD);
 
       delay(200);
 
          count++;
 
       if (count >= 3 ) {   
 
         turn = -turn;
 
       }
 
     }
 
     else
 
     {
       motor_01.run(BACKWARD);   // Motor 1 vorwärts laufen lassen
       motor_02.run(BACKWARD);
       motor_03.run(BACKWARD);
       motor_04.run(BACKWARD); 
 
       count = 0;
 
     }
 
    }

Beim Expe­ri­men­tie­ren mit der Ardui­no­platt­form gibt es ganz vie­le ver­schie­de­ne Her­aus­for­de­run­gen:

  • Es muss zumin­dest in Grund­zü­gen pro­gram­miert wer­den
  • Die­se Pro­gram­me bedür­fen einer stän­di­gen Opti­mie­rung
  • Ver­drah­tet” man mit Löt­kol­ben und Schrau­bern­dre­her oder gleich im Pro­gramm selbst? — Im obe­ren Pro­gramm sind z.B. „falsch” ange­schlos­se­ne Moto­ren durch ent­spre­chen­de Code­än­de­run­gen kom­pen­siert wor­den.
  • Wie struk­tu­riert man sein Pro­gramm so, dass man es die Woche dar­auf noch ver­steht? — Mor­gen wer­den wir uns mit Unter­pro­gram­men und der Para­me­ter­über­ga­be beschäf­ti­gen.
  • Wie arbei­ten die Sen­so­ren eigent­lich? (Der HC-SR04 muss z.B. so aus­ge­rich­tet wer­den, dass er nicht schon Uneben­hei­ten auf dem Boden als Hin­der­nis erfasst, mit meh­re­ren Sen­so­ren erhö­he ich die Mess­ge­nau­ig­keit usw.)
  • Wie löse ich die vie­len mecha­ni­schen Pro­ble­me?
  • Die meis­ten Pro­gram­mier­bei­spie­le im Netz sind auf Eng­lisch …

Ich fin­de es pri­ma, dass Infor­ma­tik hier erfahr­bar wird und dass nicht nur vir­tu­ell ver­mit­tel­te Erfah­run­gen und Lern­an­läs­se vor­han­den sind. Grund­struk­tu­ren zum Pro­gram­mie­ren geben wir in der AG vor, da rei­nes Aus­pro­bie­ren schnell zu Frus­t­er­leb­nis­sen führt, ins­be­son­de­re wenn meh­re­re Akto­ren und Sen­so­ren dazu­kom­men.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler doku­men­tie­ren das im in einem Doku­Wi­ki, was sie über Akto­ren und Sen­so­ren her­aus­fin­den oder stel­len auch ganz Code­schnip­sel ein. Neben­bei ler­nen sie etwas über Syn­tax.

Informatik mit Arduino

leonardo

Ich habe in die­sem Jahr einen Infor­ma­tik­kurs in der Klas­se 10 über­nom­men. Den besucht man als Schü­le­rin oder Schü­ler zusätz­lich zu einem recht vol­len Stun­den­plan in Klas­se 10, um die Opti­on auf eine Teil­nah­me an einem Infor­ma­tik­kurs in Klas­se 11 zu bekom­men. Man darf dann im Abitur zwei Kur­se Natur­wis­sen­schaft durch Infor­ma­tik erset­zen. Ich bin kein gelern­ter Infor­ma­tik­leh­rer — ich bin ein­fach nur ein grö­ßen­wahn­sin­ni­ger Freak und wahr­schein­lich schlägt die Infor­ma­tik­di­dak­tik über mei­ne Ansät­ze die Hän­de in der Luft zusam­men.  Egal — ent­we­der man ist kon­ven­tio­nell oder man lebt.

Stu­fe 1:

Wir haben Pro­ble­me in Ein­zel­pro­ble­me zer­legt — z.B. soll­ten 20 Zah­len von 20 Per­so­nen abge­fragt und addiert wer­den. Unse­re Stra­te­gi­en haben wir auf­ge­schrie­ben. Dabei spielteh fol­gen­de Fra­gen eine Rol­le:

  • Wie mer­ken wir uns die gan­zen Zah­len?
  • Wenn wir sie uns auf­schrei­ben: Wir machen wir das genau? Neben­ein­an­der? Unter­ein­an­der?
  • Addie­ren wir bei jeder Abfra­ge oder fra­gen wir alle Zah­len ab und addie­ren dann?
  • […]

Stu­fe 2:

Wir haben mit dem Fluss­dia­gramm ein Ver­fah­ren ken­nen gelernt, dass Auf­ge­schrie­be­ne zu visua­li­sie­ren und die­se Visua­li­sie­rung für wei­te­re Pro­ble­me durch­ge­spielt, die z.B. Fall­un­ter­schei­dun­gen ent­hiel­ten.

Stu­fe 3:

Mit Scratch haben wir unser Pro­blem aus Stu­fe 1 ganz kon­kret gelöst und zwar durch Pass&Fail. Für Scratch muss man heu­te im Prin­zip nicht ein­mal ein Pro­gramm instal­lie­ren — das läuft auch kom­plett im Brow­ser — wenn man beim MIT einen Account anlegt. Wer moch­te, konn­te sich auch schon am klas­si­schen Rate­spiel „rate eine Zahl zwi­schen 1 und 100” ver­su­chen oder sich eines der vie­len ver­öf­fent­lich­ten Pro­jek­te zu Scratch vor­neh­men. Die Lösungs­an­sät­ze haben wir uns vor­ge­stellt und teil­wei­se dis­ku­tiert.

Stu­fe 4:

Anhand eines Aus­drucks eines „Scratch­pro­gram­mes” galt es, ein Fluss­dia­gramm zu zeich­nen und einen fie­sen, von mir natür­lich absicht­lich ein­ge­bau­ten Feh­ler zu fin­den. Dazu gab es noch eini­ge Erwei­te­rungs- und Opti­mie­rungs­auf­ga­ben.

Stu­fe 5:

In einem Doku­wi­ki­sys­tem haben die Schü­le­rin­nen und Schü­ler Sei­ten zu Pro­gram­mier­spra­chen erstellt. Ich habe eine kla­re Struk­tur vor­ge­ge­ben: Eine kur­ze Beschrei­bung zur Spra­che, ein „Hel­lo World!”- , ein „if -then — else”- und ein „while”-Codebeispiel. Doku­wi­ki kann das abso­lut pri­ma, weil es einen leis­tungs­fä­hi­gen Syn­tax­high­ligh­ter für fast alles hat. Es braucht kei­ne Daten­bank, ist ajax­ba­siert — ein­fach und umkom­pli­ziert. Unnö­tig zu erwäh­nen, dass dabei die Kon­fron­ta­ti­on mit dem Begriff „Syn­tax” sowohl theo­re­tisch (für die Spra­che suchen) als auch prak­tisch (Wiki­syn­tax) erfolg­te.

Zwi­schen­stand:

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler haben bis jetzt eigent­lich schon alles erlebt, was man beim Pro­gram­mie­ren so erle­ben kann:

  • Mein Code läuft nicht!” — „Hm. Da fehlt ‚ne Klam­mer” — „Oha, wenn ich da etwas ein­rü­cke, dann wird es ja viel über­sicht­li­cher.”
  • Sein Code läuft und mei­ner auch. Wel­cher ist denn nun rich­tig?” — „Wel­cher gefällt dir denn war­um bes­ser?”
  • Boah, ist das viel zu schrei­ben!” — „Nun­ja — aber wenn sich das stän­dig wie­der­holt, könn­test du ja viel­leicht auch …”
  • […]

Stu­fe 6:

Kur­zer Leh­rer­vor­trag zu Ardui­no. Dann ran an den Simu­la­tor — der ist abso­lut toll und zu emp­feh­len, bevor die ers­ten Bau­tei­le in Rauch auf­ge­hen.

Natür­lich habe ich zunächst eine ganz ein­fa­che Bei­spiel­schal­tung vor­ge­stellt (blin­ken­de LED).

(circuits.io klappt bis­her so rich­tig gut nur mit Chro­me oder Chro­mi­um als Brow­ser.)

Die soll­te dann um drei LEDs in einer Ampel­schal­tung erwei­tert wer­den. Dazu muss­te man schon ein Biss­chen was am Bre­ad­board ver­ste­hen. Neben­bei wur­de auch etwas über die Wel­len­län­ge des Lichts und Far­be gelernt: Im Simu­la­tor ändert man die LED-Far­be durch Ein­ga­be von Wel­len­län­gen in nm. Und ohne Vor­wi­der­stand macht die LED „peng”, ver­polt macht sie gar nichts. Es gab sofort das Spiel: „Wie klein darf ich den Wider­stand machen, dass die LED heil bleibt?” Neben­bei ist die Simu­la­tor­home­page auf Eng­lisch (Wider­stand = resis­tor).

Stu­fe 7:

Es kommt etwas Theo­rie zur Ardui­no-IDE. Wir wer­den den Ardui­no Leo­nar­do bzw. einen pin­kom­pa­ti­blen Nach­bau  nut­zen, weil der durch sein HID-Funk­tio­nen in Kom­bi­na­ti­on mit Lage­sen­so­ren auch als Game­con­trol­ler oder Mauser­satz taugt. Den Ardui­no kau­fen sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler selbst, das Zube­hör stift­tet unser För­der­ver­ein. Die Kos­ten sind aber sehr mar­gi­nal im Ver­hält­nis zu den sich bie­ten­den Mög­lich­kei­ten. Dann kön­nen wir unse­re Schal­tung aus Stu­fe 6 real auf­bau­en.

Aus­blick

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler sol­len sich nach Mög­lich­keit eige­ne Pro­jek­te suchen, die sie mit dem Ardui­no rea­li­sie­ren. Natür­lich habe ich not­falls Pro­jek­te von unter­schied­li­chem Schwie­rig­keits­grad in der Hin­ter­hand. Der Kom­ple­xi­täts­grad der Pro­jek­te darf natür­lich mit dem wach­sen­den Wis­sens­be­stän­den stei­gen. Die Schu­le bekommt aus einem N21-Pro­jekt für eine AG Robo­ter auf Ardui­no­ba­sis gestellt, auf die sich dann ggf. die erwo­be­nen Kennt­nis­se über­tra­gen las­sen.

Mit der stei­gen­den Kom­ple­xi­tät der Pro­jek­te erwar­te ich ein Anwach­sen der Pro­gramm­codes, das irgend­wann dazu füh­ren soll, bestimm­te Funk­tio­nen aus­zu­la­gern in objekt­ori­en­tier­te Set­tings (Ende 2. Halb­jahr). Schön wäre es, wenn der Code für einen allei­ne nicht mehr zu pfle­gen ist, sodass auch Struk­tu­ren wie SVN not­wen­dig wer­den.

Ers­te Ein­drü­cke

  1. Ich ler­ne mit den Schü­le­rin­nen und Schü­lern mit. Für mich ist vie­les Neu­land.
  2. Schü­le­rin­nen und Schü­ler fin­den Feh­ler im Pro­gramm­code viel schnel­ler in Peer-Reviews als ich
  3. Die­ser Ansatz schreckt auch eini­ge ab. Man muss ja aller­hand aus­hal­ten und sogar auch Elek­tro­nik- und Eng­li­sch­wis­sen aus­bau­en
  4. Ich muss­te die Beschäf­ti­gung mit der Hard­ware vor­zie­hen. Ich und die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen es teil­wei­se kaum erwar­ten.
  5. Es wird sehr selbst­stän­dig und kon­zen­triert gear­bei­tet — auf die Fra­ge: „Kann ich das so machen?” ant­wor­te ich oft: „Pro­bie­re es aus!” — und mit die­ser Ant­wort sind sie oft zufrie­den.
  6. Per­fek­tio­nis­ten sind in der Hin­ter­hand — am effek­tivs­ten arbei­ten die Expe­ri­men­tier­freu­di­gen
  7. Man kann wun­der­bar dif­fe­ren­zie­ren: Der C-Freak bekommt eben eine Bild­röh­re mit Com­po­si­te-Ein­gang, auf der er ein Spiel pro­gram­miert. Das ist vom Timing her nicht tri­vi­al, da der Ardui­no von sei­ner Rechen­leis­tung damit an eine Gren­ze kommt. Dem Anfän­ger reicht viel­leicht ein Lauf­licht als ers­tes Pro­jekt — oder ein Ther­mo­me­ter (NTCs haben eine Kenn­li­nie, muss muss mathe­ma­ti­siert oder mit einem ande­ren Ther­mo­me­ter kal­li­briert wer­den).
  8. Es kom­men Fra­gen wie: „Darf ich zu Hau­se an mei­ner Schal­tung im Simu­la­tor wei­ter­ar­bei­ten?” „Dür­fen wir unser Pro­jekt auch mit nach Hau­se neh­men?”
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