Testimonial: tube.switch.ch/videos/feCkQNSj5v
Wissenstandserhebung von Schülerinnen und Schülern übers Programmieren mit Google Forms [Form kann man kopieren]: https://docs.google.com/forms/d/1lio3ElQ0GGaaVVl19C6m0bWQOvEG0S-FHy95lAQfWEw/edit?usp=sharing Das Goolgle Forms ist auch im Google Classroom zu finden.
Erwerb von Arduino Starter Kits über die offizielle Arduino-Webseite oder über Distributoren wie z.B. Digitec/Galaxus, Conrad, u.a.:
Ein Arduino Konto erstellen und entweder das Codingprogramm herunterladen oder die Online Version verwenden: https://www.arduino.cc/en/Guide
Das Google Classroom ist wie eine Werkstatt aufgebaut. [https://classroom.google.com/h] Dieses Google Classroom kann man kopieren und in den eigenen Google Drive legen. Bedauerlicherweise, um den Kurs zu kopieren und als Lehrperson zugreifen zu können, muss man eingeladen werden. Bei Interesse deshalb bitte ein E-Mail an uns senden. Unsere E-Mail-Adressen sind auf der Website zu finden [https://arduinolehrgang.wordpress.com/]. Die Abgabeordner bei den Posten werden von Google Classroom kreiert sobald eine Schülerin oder ein Schüler etwas abgibt.
Weitere nützliche Links:
Start und Übersicht: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Foundations
Funktionen, Variablen etc.. Übersicht: https://www.arduino.cc/reference/en/ oder https://starthardware.org/befehle/
Weitere Ideen: https://create.arduino.cc/projecthub
Geführte Einführung in Arduino: https://create.arduino.cc/projecthub/Arduino_Genuino/getting-started-with-arduino-web-editor-on-various-platforms-4b3e4a?ref=platform&ref_id=424_trending___&offset=7
Scratch für Arduino: http://s4a.cat/
Das Programm ist ein Zusatzangebot für eine 8. oder 9. Klasse, die mehr zum Programmieren lernen möchte. Arduino ist ein Microcontroller, der einfach programmiert werden kann. Hier hört es allerdings noch nicht auf, die S* müssen im Anschluss den Mikroprozessor mit einer Steckplatine und verschiedenen anderen Bauteilen verbinden. Während des Projekts wird das Wissen und Können der Lernenden zu Beginn erhoben. Anschliessend können sie sich individuell neues Wissen und Können mit dem erstelltem Google Classroom Programm postenmässig aneignen. Am Ende planen, programmieren und bauen die Lernenden im Team ein "Ding".
Link zur erstellen Webseite inklusive Passwort
https://arduinolehrgang.wordpress.com/
Fokussierte SuS-Aktivität
Lernen durch selbst gesteuertes Erfahren
Schreiben eines Programmes mit verschiedenen Befehlen in der Programmiersprache C oder Scratch
Lernen im Sinne der 4 K (Kreativität, Kollaboration, Kommunikation, kritisches Denken)
Zielstufe / Zielgruppe
Das Projekt ist als Zusatzangebot für eine 8. oder 9. Klasse gedacht, da es recht zeitintensiv ist, zu programmieren und zu bauen. Vorwissen im Programmieren, zur Funktion eines Stromkreises und technisches Verständnis sind von Vorteil.
Anzahl Lektionen
12
Unterrichtsformen
Werkstatt (mit Erklärvideos)
selbstentdeckendes Lernen
Peerprogramming
Das Setting ist allgemein recht offen, da die Lernenden sich das benötigte Wissen selbst aneignen sollten, um das Problem/die Aufgabenstellung zu lösen.
Anzahl benötigte Betreuer/Innen bzw. Lehrpersonen
1 Lehrperson
Benötigte Infrastruktur (pro S*)
Arduino Kit
(Internetfähiger) PC oder Laptop mit USB-Anschluss
Tags/Schlagwörter
#programmieren #informatikunterricht #codieren #arduino #funduino #learningbydoing #C++ #Scratch #C #PHBern #S4A
Kurze Erhebung des Wissensstandes der Lernenden [Google From]: https://docs.google.com/forms/d/1lio3ElQ0GGaaVVl19C6m0bWQOvEG0S-FHy95lAQfWEw/edit?usp=sharing
Vorstellung des Programms/Gerät Arduino: https://www.youtube.com/watch?v=GQw20v8Qls0 / https://www.youtube.com/watch?v=Vi-bQfr3biU
Überblick und Ausblick auf die kommenden Einheiten (Was soll erreicht werden)
S* sollen erste kurze Programme schreiben und direkt anwenden können (Material steht zur Verfügung) - Erprobung der Programmiersprache, des Systems etc. (Können eigene Dinge aussuchen oder aus einem Portfolio kleine Anleitungen heraussuchen)
Präsentation Ampelauftrag inkl. was muss vorhanden sein
Offene Fragen klären - “Was können wir sicher programmieren” “Was brauche ich noch”
ggf. kleines Werkstatt-artiges vorgehen - Lernende können in Gruppen arbeiten und Wissens/Könnenslücken gemeinsam aufarbeiten
Peerprogramming einsetzen, damit alle mal anweisen und programmieren, nicht nur das “Genie”
Arbeiten am Projekt
Troubleshooting - ggf. Fragen an alle stellen und gemeinsam lösen
Projekt abschliessen und präsentieren
Endaufgabe - im 2er-Team
Ihr plant im Team ein Produkt, welches mithilfe des Arduino realisiert wird. Überlegt euch, was das Produkt sein soll und was es können muss.
Dies haltet ihr in einer kurzen Beschreibung fest. Wichtig: Plant erst euer Produkt, bevor ihr anfangt zu bauen.
Anschliessend schreibt ihr das Programm für den Arduino und baut euer “Ding” zusammen.
Folgende Programmteile müssen enthalten sein:
Grundprogramm
Loop
Bedingung
Schalter
2 einzelne Systeme (bspw. Summer und Lichtanlage, 2 Summer, usw. hier könnt ihr auch noch weitere Bauteile ergänzen, die euch zur Verfügung stehen.)
Was genau euer Ding ist, liegt an euch.
Viel Spass!
PS: Denkt an euer Cheatsheet und nutzt die Webseite TinkerCad. Wenn ihr nicht alle Programmteile verwenden könnt, weil die Zeit nicht ausreicht, dann ist das nicht schlimm. Solltet ihr etwas zusammenbauen oder programmieren, es funktioniert aber nicht, könnt ihr es trotzdem abgeben.
Wissen (Faktenwissen, Kennen) - S* repetieren Wissen zum Programmieren und vertiefen diese.
Verständnis - S* verstehen, wie ein Programm funktioniert und können systematische und algorhythmische Abläufe besser nachvollziehen und implementieren.
S* sehen und verstehen den Zusammenhang zwischen einzelnen Befehlen.
Anwendung - S* setzen ihr Wissen in einzelnen Aufgaben ein und um.
Analyse - S* beschreiben die einzelnen Befehle etc. die benötigt werden, um die gesamte Aufgabe zu lösen.
Journal über Fortschritte?
Synthese - S* setzen ihre Kenntnisse und Fähigkeiten ein, um die Aufgabe “Ampel” zu lösen.
Beurteilung - S* bewerten ihre Ergebnisse und stellen fest, was gut lief und was sie nach Beendigung des Projektes verändern würden.
Lernziele:
Posten 1 - Basis
Du kennst den Aufbau des Programms, die verschiedenen Programmabschnitte und deren Funktion.
Du kannst einen Programmcode auf das Arduino-Board hochladen.
Du kannst mehrere LEDs anschliessen und diese einzeln ansteuern.
Du kennst die Grundbefehle, um ein oder mehrere LED ein- und auszuschalten.
Posten 2 - Repetition Strom
Du kannst einen funktionierenden Stromkreis aufbauen.
Du kannst zwischen + und - unterscheiden.
Du kannst eine Serie- respektive Parallelschaltung aufbauen.
Du kennst die Funktion eines Schalters.
Du kennst die Funktion eines Widerstands und kannst diesen korrekt einbauen.
Du kennst die Eigenschaften einer LED und kannst sie korrekt einbauen.
Posten 3 - Bedingungen
Du kannst die verschiedenen Bedingungen «if», «else» und «while» nachvollziehen und korrekt anwenden.
Posten 4 - Taster & Schalter
Du kannst einen Schalter in einen Schaltkreis einbauen.
Du verstehst warum der Schalter ein Input ist.
Du verstehst, was eine Variable ist und kannst eine erstellen.
Posten 5 - TinkerCad & Simulationen
Du kannst mit TinkerCad verschiedene Schaltkreise simulieren, diese testen und auf Arduino hochladen.
Posten 6 - Code korrigieren
Du kannst Fehler in deinem Code finden und diese korrigieren.
Posten 7 - Eigenes Programm und Projekt erstellen
Du kannst einen Schalter einsetzen und programmieren.
Interessierte Lernende ;)
Material - Arduino (StarterKit ist hier die beste Wahl, kann auch von der PHBern ausgeliehen werden)
Beinhaltet zusätzlich auch Kommentare für Lehrpersonen.
https://docs.google.com/document/d/1nRcEmcrJq3P5-3SklqkO7Fh5JgY1BLXBlBB_a_GyujU/edit?usp=sharing
Am Ende eine summative Evalution in Form eines Kommentars, ob die angestrebten Kompetenzen erreicht worden sind:
Gewisse Funktionen in der Programmiersprache C++ kennen und anwenden.
Elektromechanische Konstruktionen selber bauen und zusammenstellen.
Mit einem Mikroprozessor ein Projekt erstellen.
Es empfiehlt sich auch, ein Kriterienraster zu erstellen. So können sich auch die S* besser orientieren. Dieses Raster muss von den LP individuell und persönlich zum Projekt angepasst konzipiert werden. Einige Kriterienpunkte können sein:
Technische Kompetenzen (Delays, Loops, Bedingungen etc...)
Lernprozesse
Sauberes Arbeiten beim Codieren und Konstruieren.
Überfachliche Kompetenzen.
MI.2.2 g h
...können selbstentdeckte Lösungswege für einfache Probleme in Form von lauffähigen und korrekten Computerprogrammen mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern formulieren.
...können selbstentwickelte Algorithmen in Form von lauffähigen und korrekten Computerprogrammen mit Variablen und Unterprogrammen formulieren.
Informatik gilt als abstraktes Thema. Für eine erfolgreiche Vermittlung in der Volksschule gilt es deshalb, Informatik anschaulich und "be-greifbar" zu vermitteln. Neben dem Lebensweltbezug bei der Wahl der Beispiele ist deshalb darauf zu achten, Informatikkonzepte wenn immer möglich auch spielerisch und handlungsbezogen zu vermitteln. Sensoren, Aktoren und Roboter verbinden die abstrakte Welt der Informatik mit eigenen Handlungserfahrungen und mit der wahrgenommenen Umwelt von Kindern und Jugendlichen. - LP21
Lehrplanbezug fachübergreifend:
NT.1.2 a b c
…können die Funktionsweise einfacher technischer Geräte erfassen und Komponenten nachbauen (z.B. Handbohrmaschine, Heissluftballon).
…können eine einfache Fehlersuche bei nicht funktionierenden Geräten durchführen und die Fehl- oder Nichtfunktion genau beschreiben (z.B. defekte Lampe, Sicherung, Kabel richtig einstecken).
…können technische Geräte austesten, hinterfragen und dazu Verbesserungen vorschlagen (z.B. Schattenwurf und Neigungswinkel bei Solarzellen).
…können Grundprinzipien von Alltagsgeräten erkennen, vergleichen und präsentieren (z.B. wärmeerzeugende Geräte, Wärmepumpe, Lampen, Übersetzung Fahrrad, Zapfenzieher, Personenlift, Sicherungsautomat, Lautsprecher, Leuchtdiode, Solarzellen).
NT.5.2 a
…können erklären und mit einfachen Experimenten zeigen, dass der elektrische Strom verschiedene Wirkungen hat (z.B. Licht-, Wärme-, magnetische und chemische Wirkung).
NT.5.3 a b
…können Schalter, Dioden und veränderbare Widerstände sachgemäss in einen Stromkreis einbauen und die prinzipielle Funktionsweise beschreiben (z.B. Bimetallstreifen, Reedkontakt, Relais, Leuchtdiode, Fotowiderstand, Heiss- oder Kaltleiterwiderstand).
…können einfache Anwendungsprobleme analysieren und eine entsprechende Schaltung entwerfen (z.B. Thermoschalter im Haarföhn oder Rauchmelder).
TTG.2.B.1 4 5
…kennen ausgewählte mechanisch-technische Gesetzmässigkeiten und können diese in Produkten anwenden (z.B. Steuerung, Übersetzung, Bewegungsübertragung).
…kennen Eigenschaften von schwachstrombetriebenen Geräten und können diese anwenden (z.B. Steuerung, Robotik, Leuchte mit Leuchtdioden, Thermobiegegerät).
Der Lebensweltbezug ist bei Arduino einfach herzustellen, da Mikroprozessoren in vielen alltäglichen Gegenständen vorhanden sind und unseren Alltag erleichtern. Die S* sehen so, wie sie ihre Umwelt durch selbst programmierte und gebaute Artefakte bereichern können.
Konkrete Lernziele formulieren
Lebensweltbezug noch mehr hervorheben, auch in der ersten Lektion
Taxonomie nach Bloom
Reichhaltige Aufgabenstellung
Entdeckendes Lernen
Lernen im Sinne der 4 K (Kreativität, Kollaboration, Kommunikation, kritisches Denken)
Gütekriterien guter Unterricht - Hilbert Meyer
Werkstatt
evtl. kleine Ausstellung, in der die fertigen Projekte gezeigt werden
Austauschform
Lebensweltbezug
>> 5. November = Erledigt :)
Material Werkstatt festlegen - Übungen erstellen/zur Verfügung stellen
konkrete Lernziele zur Werkstatt formulieren
Dokumentation der S*
>> 12. November
Konkreter Ablauf Lektionen / Unterrichtssequenz Grobplanung
Theoriebezug
Webseite & “Werbespot”
>> 19. November
Sehr ausführlich geplantes Projekt. Toll das ihr ein informatikbezogenes Thema ausgesucht habt. Die SuS können aktiv Informatik betreiben, was sicher für viele Spass macht und ein besseres Verständnis ermöglicht.
Ich finde euer Projekt eine sehr gute Idee. Den SuS wird die Möglichkeit geboten selber anhand eines neuen Gerätes zu programmieren. Ich finde es gut, dass sich euer Projekt um ein Zusatzangebot handelt. Somit melden sich nur die SuS an, die wirklich Interesse an diesem Projekt haben.
Stärke 1
Google Classroom ist eine gute Möglichkeit, um eine Werkstatt oder allgemein Unterrichtseinheiten in Form von selbst organisiertem Lernen durchzuführen. Dies gibt der Lehrperson die Möglichkeit, um individuell auf die Lernenden einzugehen und sie optimal zu unterstützen.
Stärke 2
Die zweite Stärke des Projekts ist das Anwenden des erlernten Programmierens in Form eines Produktes, wobei die Lernenden einen Chip programmieren müssen, den sie später in ihr Produkt einbauen müssen. Somit sehen die Lernenden eins zu eins wie Programmieren in der realen Welt eingesetzt werden kann und der Lebensweltbezug ist gewährleistet.
Verbesserungsvorschlag 1
Aus meiner Sicht ist die Anzahl Lektionen, die zur Verfügung steht etwas wenig. Programmieren in diesem Ausmass wird für die Lernenden sehr anspruchsvoll sein. Daher sollte mehr Zeit zum Üben berechnet werden.
Verbesserungsvorschlag 2
Das Programmieren ist in diesem Projekt ein sehr zentraler und wichtiger Punkt. Daher finde ich es sinnvoll, wenn die Lernenden vor dem Produkt, welches sie im TTG erstellen, noch eine Art Prototyp erstellen. Somit können die Lernenden sehen, wo und wie Fehler beim Programmieren entstehen können und welchen Einfluss dies auf ein Produkt haben kann.
(Feedback von M-L. R)
Feedback
Sehr coole Idee, so etwas hätte ich während meiner Schulzeit auch gerne gemacht. Der Aufbau des Projekts ist bereits sehr gut. Ein Zeitplan ist auch vorhanden und es sieht schon nach etwas aus. Grüsse Michu R. :D