(3) Ein interaktives System zusammensetzen

Nach dieser Einheit setzen die Schülerinnen und Schüler (SuS) ein interaktives System zusammen, indem sie die Komponenten erkennen und in eine logische Verbindung zueinander stellen.

infoÜbersicht

Während dieser Einheit wird eine Verbindung zwischen den LilyPad-Komponenten und ihren Funktionen vorgestellt. Die SuS stellen jeweils eine Komponente in dem Lernspiel dar. Dann verbinden sie sich um ein interaktives System zu bilden, indem sie sich an den Händen fassen. Es empfiehlt sich die Aktivitäten „(1) Wie bist du programmiert?“ und „(2) LilyPad Komponenten“ vorranzustellen.

earthKontext MINT-Fächer: Die gestaltungsorientierte Auseinandersetzung mit Smarten Textilen eröffnen neue Zugangsweisen zur Technik und Programmierung für weniger technik-affine SuS und ermöglicht eine individuelle, interessenbezogene Förderung der Lernenden.

notepadMaterialien: Bilder der Komponenten/ die Komponenten selbst, Bilder die menschliche Sinne visualisieren

downloadArbeitsblatt: Ein interaktives System repräsentieren

configurationLilyPad Komponenten: Für diese Einheit sind die Komponenten als Anschauungsobjekte notwendig.

user-womanPraktische Aktivität

Die SuS arbeiten in Gruppen von drei bis sechs Teilnehmern zusammen. Sie verteilen die Rollen, die dargestellt werden sollen, also jeweils mindestens ein:

  • LilyPad-Mainboard,
  • Sensor (Licht, Bewegung, Temperatur)
  • Aktuator (Vibrationsmotor, Lautsprecher, LED)
  • (ggf: Batterie)

Die Rollenverteilung kann durch Komponenten oder Fotos der Komponenten verdeutlicht werden, indem die SuS die jeweiligen Komponenten, die sie darstellen sollen, in die Hand nehmen. Sind nicht alle notwendigen Komponenten verfügbar, nehmen die SuS Fotos oder Steckbriefe der Komponenten zu Hilfe.

commentBeispiel: Ein Team aus 4 SuS entscheidet sich für diese Rollenverteilung: Ein Temperatursensor, ein Bewegungssensor, ein LilyPad-Mainboard und ein Vibrationsmotor. SchülerIn A nimmt also einen Lichtsensor in die Hand, SchülerIn B einen Bewegungssensor usw.

In der gegebenen Konstellation entwickeln die SuS ein Program. Dafür nutzen sie das Schema, dass in der Einheit  „(1) Wie bist du programmiert“ als Tafelbild entstanden ist. Das Arbeitsblatt dieser ersten Einheit dient dabei als Hilfe. Die SuS schreiben das Programm, dass sie entworfen haben als Falls-Dann Satz auf und vergewissern sich, dass alle Teilnehmer des Teams diese verstehen.

commentBeispiel: Die SuS haben einen Temperatursensor, ein LilyPad-Mainboard und einen Vibrationsmotor gewählt. Das Programm kann lauten: Falls es kalt wird, dann erkennt der Temperatursensor die Kälte. Falls er dem LilyPad-Mainboard ein Signal schickt, dann sendet das LilyPad-Mainboard ein Signal zum Vibrationsmotor. Oder vereinfacht: Falls kalt, dann vibrieren.

Nachdem das Programm festgelegt wurde, halten die SuS sich so an den Händen, dass ein Signal von einer Komponente zur anderen weitergereicht werden kann. Ein Signal lässt sich durch Händedruck darstellen. Die SuS in größeren Teams müssen ggf. eine Lösung für das Problem finden, dass das LilyPad-Mainboard mindestens Anschlüsse hat, den SuS aber nur zwei Hände zur Verfügung stehen. Hier können sie sich zum Beispiel auch an der Schulter berühren um ein Signal weiter zu reichen.

commentBeispiel: Im obigen Programm fassen sich die SuS in dieser Reihenfolge an den Händen: Temperatursensor, LilyPad-Mainboard, Vibrationsmotor.

Wenn die „Programmierung“ abgeschlossen ist, dann wird die Klasse einem Reiz ausgesetzt. Zum Beispiel kann gesagt werden „Es ist kalt“ oder „Die Erde bewegt sich!“ . Ebenfalls eigenen sich Bilder mit den entsprechenden Reizen, die hochgehalten werden. Die SuS, die den passenden Sensor repräsentieren, drücken die Hand um das Signal weiter zu senden. Das Mainboard gibt dann ein Signal an den passenden Aktuator weiter.

Diese Reize werden verbal oder als Karte an die SuS weitergegeben:

  • “Es ist kalt”
  • “Es ist heiß”
  • “Die Erde bebt”
  • “Das Erdbeben ist vorbei”
  • “Es wird hell”
  • “Es wird dunkel

alertHinweise

Wenn die SuS das Prinzip beherrschen, können sie komplexere Programme entwickeln, indem zum Beispiel mehrere Signale gleichzeitig eine Reaktion auslösen.

commentBeispiel: Es wurden die Rollen “Lichtsensor”, “Bewegungssensor”, “Mainboard” und “Lautsprecher” verteilt. Das gewählte Programm lautet: Falls es dunkel ist und die Erde bebt, dann piepst der Lautsprecher. Werden die SuS also den Reizen “dunkel” und “Erdbeben” ausgesetzt, dann drücken beide SuS die Sensoren spielen die Hände des “Mainboards”. Das “Mainboard” drückt dann die Hand des “Lautsprechers”, dieser piepst. Tritt nur ein Reiz auf, so reagiert das “Mainboard” nicht.

Hier sieht man die oben beschriebene Gruppenarbeit schematisch: (Die Kreise repräsentieren eineN SchülerIn, die Pfeile zeigen die Richtung, in die Signale (per Handdruck) weitergeleitet werden.)

bild3

Besonders schnelle Arbeitsgruppen können sich bereits Gedanken über die Stromversorgung machen. Dabei müssen sie sicherstellen, dass jede Komponente über die bestehenden Verbindungen mit die Batterie verbunden ist. Dazu wird das Bild einer Batterie aus Papier ausgeschnitten. An Plus und Minuspol werden jeweils eine Schnüre pro Komponente angebracht. Im Lernspiel muss dann jede Komponente zusätzlich mit der Batterie verbunden sein.

lesson3_batterie

usersMöglichkeiten zur Binnendifferenzierung:

  • Eigenschaften der Komponenten als Steckbrief festhalten (lassen) und an die SuS austeilen
  • Anzahl der Komponenten anpassen
  • kleinere Arbeitsteams schaffen leichtere Bedingungen
  • Erhöhung des Schwierigkeitsgrades durch Einbeziehung der Energiequelle
christiane

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