Die SuS entwerfen ein Programm mit amici, das eine konkrete Funktion hat.
Übersicht:
Die Schülerinnen und Schüler (SuS) lernen das LilyPad-Mainboard und den Computer zu verbinden, damit sie ihre Programme darauf laden können. Sie entwerfen ein Programm für ihre LilyPads mit amici und testen es.
Kontext 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.
Materialien: ggf. ein Ausdruck eines Musterprogrammes, Beispiel eines LilyPad Systems
Digitale Medien: Computer
LilyPad Komponenten: Für diese Einheit wird ein gesamtes interaktives System benötigt, also mindestens ein Sensor, ein Aktuator und ein LilyPad-Mainboard. Die Komponenten müssen mit Krokodilklemmen (oder leitendem Garn) verbunden werden. Außerdem braucht man den USB-Adapter (LilyPad Breakout) um das System mit dem PC zu verbinden und das Programm von amici auf das LilyPad-Mainboard zu überspielen.
Praktische Aktivität
Die SuS schreiben ein Program für ein Objekt, das eine interaktive Funktion hat, zum Beispiel ein System, das leuchtet, wenn die Umgebung dunkel ist. Im Tageslicht wird die LED ausgeschaltet. Es wird ein interaktives System an die SuS zum Entdecken ausgegeben.
Aufgabenschritte:
- Zunächst verbinden die SuS das interaktive System wie es in den vorrausgehenden Einheiten gelernt wurde. „(4) Lass es leuchten“ und „(5) Arduino LilyPad verkabeln„
- Dann verbinden sie das LilyPad mit dem Computer. Um einen Kurzschluss zu vermeiden ist es wichtig, dass während der Verbindung mit dem PC keine Batterie angeschlossen ist.
Der Computer sollte mit den entsprechenden Treibern und dem Programm amici vorbereitet sein. Dann können die SuS direkt mit der Programierung beginnen. Gegebenenfalls ist es notwendig, dass die SuS das richtige Board bei jedem Neustart von amici auswählen und zwar unter Tools=> Board=>… Der Name des Mainboards steht in winzige Buchstaben, in der Mitte des LilyPad-Mainboards. (Zum Beispiel Mainboard „Mega 238“)
Eine genaue Erklärung, wie man den PC auf die Arbeit mit den LilyPads vorbereitet, findet sich im Tutorial „Smart Textile“ auf der Seite 16.
Für die Programmierung müssen die SuS festlegen, an welche Anschlüsse des LilyPad-Mainboards sie die Sensoren und Aktuatoren anschließen. Außerdem müssen sie einen Sensoren-Schwellenwert festlegen. Es empfiehlt sich bei einfachen Systemen zunächst mit einem Wert von ca. 500 von 1024 zu beginnen und diesen später zu verändern. Dazu können die SuS unterschiedliche Werte ausprobieren, um ein funktionierendes System zu entwicklen.
Dieses Beispiel zeigt ein Programm, bei dem an den analogen Pin 2 ein Temperatursensor angeschlossen ist. Die LED am digitalen Pin 6 schaltet sich ab dem Schwellenwert von 500 ein:
Wenn das Programm korrekt zusammengestellt wurde, klicken die SuS auf „Hochladen“. Damit wird das Programm auf das LilyPad geladen. Möglicherweise ist es notwendig auf dem LilyPad innerhalb von 3 Sekunden den kleinen Knopf auf dem LilyPad-Mainboards zu drücken. Während des Hochladens blinken sowohl Mainboard als auch der USB-Adapter. Das bedeutet, dass das Programm hochgeladen wird.
Nun können die SuS ausprobieren, ob ihr Programm funktioniert. Dazu verdecken sie den Lichtsensor und beobachten, ob sich die LED an- oder ausschaltet.
Wenn Probleme auftreten, sollten diese aufgeschrieben werden. Damit können Problemlösestrategien erarbeitet und eingeübt werden. Es können folgende Schwierigkeiten bei den SuS auftreten:
Hardware:
- Verrutschte Krokodilklemmen, Schwellenwerten, Wackelkontakte
- der falsche „Serial Port“ wurde im amici-Programm ausgewählt
Software:
- Die Icons in der Software haben sich nicht richtig verbunden. Dabei sollte ein Klick-Geräusch hörbar sein. Dann empfiehlt es sich, die Icons zu verschieben und dann neue Icons einzufügen.
Nun können die SuS die LilyPads von den PCs trennen. Dann werden Batterien eingefügt und das System funktioniert selbstständig.
Hinweise
- Nach dieser Einheit kann die Tabelle zum Lösen der Hard-und Software Probleme erweitert werden, die in der Einheit „(6) Und wie lösen wir das Problem?“ bereits von den SuS entworfen wurde.
- Wenn die SuS Probleme mit dem Programmieren haben, dann eignen sich ausgedruckte Vorlagen von einfachen Programmen. Zudem können Lernkarten mit den Fachbegriffen wie „Grenzwert“, „Anschluss (Pin)“, „Sensor oder Schalter“ erstellt werden.
- amici hat weit mehr Funktionen, als für diese Beispiele benötigt werden. Um Überforderung zu vermeiden, sollte man den SuS erklären, welche Icons für sie wichtig sind.
Möglichkeiten zur Binnendifferenzierung:
- LilyPad und PC vor dem Unterricht verbinden, da die Auswahl des richten Ports schwierig ist.
- Screenshot des Muster-Programmes zeigen, dass SuS erstellen sollen.
