Testimonial/Poster

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• Testimonial:

https://phbern365-my.sharepoint.com/:f:/r/personal/jonas_kuonen_stud_phbern_ch/Documents/Velocomputer/Testimonial?csf=1&web=1&e=ogIgJk

Velocomputer

Abstract

Bei unserem Projekt geht es um die Herstellung von Velocomputern. Das Projekt verbindet TTG und Medien und Informatik beispielhaft. Das Projekt besteht aus Sequenzen, in denen Programme geschrieben werden, Sequenzen, in welchen mit CAD-Programmen gearbeitet werden kann und aus Sequenzen, welche die klassischen Bearbeitungstechniken aus dem TTG-Unterricht aufnehmen.  

Das Projekt besteht aus zwei Teilen: der Hardware (CAD-Design, 3D-Druck, löten, ) und der Software (Code programmieren). Im Idealfall wird hier ein exemplarisches Zusammenspiel der zwei Welten der Informatik thematisiert. Entscheidungen, welche bei der "Herstellung" der Hardware gemacht werden, müssen in der Software berücksichtigt werden und umgekehrt. 

Bei der Herstellung der Hardware wird mit Fusion 360 oder anderen CAD-Programmen gearbeitet. Die Armaturen für den Velocomputer werden im Anschluss 3D-gedruckt. Hier besteht die Möglichkeit, dass stärkere SuS durch den Designprozess mit Anleitungen, Tutorials oder Videos hindurchgeführt werden. Schwächere SuS können diesen Prozess überspringen oder nur kleine Details verändern und anpassen. Weiter besteht die Möglichkeit, dass man den SuS die bereits gedruckten Teile zu Verfügung stellt. 

Wichtig ist bei diesem Projekt, dass man in allen Teilbereichen genügend Vorwissen mitbringt. Dies vereinfacht die Durchführung des Projektes um ein Vielfaches und hebt die Erfolgschancen an. Weiter gilt es zu berücksichtigen, dass das Projekt im Vorhinein erprobt werden muss, um allfällige Probleme und individuelle Stolpersteine ausfindig zu machen und diese im Voraus auszumerzen. 

Abschliessend lässt sich über die Unterrichtseinheit dies sagen: die Möglichkeiten zur Vertiefung und Differenzierung sind unbegrenzt. So ist es gut möglich nur einen Teil mit den SuS anzuschauen, während auf die Vorgefertigten Dateien und Überlegungen zurückgegriffen wird. Dies ermöglicht die Vertiefung auf spezifischen Gebieten.

Steckbrief

Passwort zum OneDrive Ordner: Arduino123

Fokussierte SuS-Aktivität

Erstellen eines Velocomputers

Zielstufe / Zielgruppe

8./9. Klasse Sek.

Anzahl Lektionen

Informatik: 4 Wochen à je 2 Lektionen

TTG: 8 Wochen à je 3 Lektionen

Unterrichtsformen

Gruppenarbeit, Einzelarbeit, Projektarbeit

Anzahl benötigte Betreuer/Innen bzw. Lehrpersonen

Fachlehrperson

Benötigte Infrastruktur

• 3D- Drucker

• Laptop oder Tablet

• Arduino-Software (Tinker-CAD und Arduino IDE)

• Lötmaterialien

• Fahrrad

Tags/Schlagwörter

#stepbystep, #programmieren, #arduino, #informatikunterricht, #codieren, #computer #fusion360

Unterrichtskonzept

https://docs.google.com/document/d/1SIdR7VVkHhNANzwJY89M6e-HO1uI00aDpMRQc29I_Qk/edit?usp=sharing 

Lehrerkommentar

https://docs.google.com/document/d/1wvDSLLtNKHwLW8pTlizwNEGLgGyJwvmMjk--wy09loU/edit?usp=sharing 

Medien- Informatik-Projektbeschrieb

Unterrichtsidee

Das Projekt sieht eine fächerübergreifende Arbeit in TCG sowie MuI vor. Die Schülerinnen und Schüler entwickeln während dieser Zeit einen Velocomputer, der es ihnen ermöglicht, die Geschwindigkeit ihres Fahrrads in Echtzeit zu messen. Das Projekt wird in mehrere Phasen unterteilt, sodass die Schülerinnen und Schüler sowohl Kompetenzen im TTG sowie im MuI erwerben und diese während der Arbeit kombinieren können. Das Projekt führt die Schülerinnen und Schüler durch Themengebiete wie bspw. das Modellieren in einem CAD-Programm, das 3D-Drucken und Programmieren in Blöcken oder Code. Als Schlussprodukt werden die Schülerinnen und Schüler einen funktionsfähigen Velocomputer herstellen. Es ist eine innere Differenzierung angedacht, sodass leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler selbständiger arbeiten können und leistungsschwächere mehr Unterstützung und Hilfestellungen fordern können. Zudem wird von Beginn an, auf leistungsheterogene Gruppen gesetzt, welche entweder selbst zustande kommen oder allenfalls durch die Lehrperson bestimmt werden muss. Der Prozess beinhaltet mehrere formative Beurteilungen sowie eine summative Schlussbeurteilung.

Lernziele und erhoffter pädagogischer Wert der eingesetzten Medien

Die SuS können Problemstellungen analysieren und eigene Lösungswege entwickeln 

LP21:  

MI.2.2: Die Schülerinnen und Schüler können einfache Problemstellungen analysieren, mögliche Lösungsverfahren beschreiben und in Programmen umsetzen.» 

• MI.2.2.g können selbstentdeckte Lösungswege für einfache Probleme in Form von lauffähigen und korrekten Computerprogrammen mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern formulieren. 

MI.2.3:  Die Schülerinnen und Schüler verstehen Aufbau und Funktionsweise von informationsverarbeitenden Systemen und können Konzepte der sicheren Datenverarbeitung anwenden. 

• MI.2.3.l kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher). 

TTG.2.B.1.5e kennen Eigenschaften von schwachstrombetriebenen Geräten und können diese anwenden (z.B. Steuerung, Robotik, Leuchte mit Leuchtdioden, Thermobiegegerät) 

TTG.2.B.1 4e kennen Maschinen und Transportmittel und können Funktionsmodelle bauen. 

TTG.2.B.1 4f kennen ausgewählte mechanisch-technische Gesetzmässigkeiten und können diese in Produkten anwenden (z.B. Steuerung, Übersetzung, Bewegungsübertragung). 

Die explitieten Lernziele finden sie im Link, der sie zu unserer Evaluation führt.

Rahmenbedingungen des Unterrichtsprojektes

Das Projekt ist für eine 8. Klasse oder 9. Klasse gedacht. Die Tendenz liegt eher bei der 9. Klasse, da der Inhalt eher anspruchsvoll ist. Wir wählten dieses Thema, da für uns ist die Wichtigkeit der Übermittelung des 3D- Drucks und von Arduiono zentral ist. Uns ist bewusst, dass dieses Produkt sehr Zeitintensiv ist. Trotzdem wagen wir es, da diese Themen für uns sehr wichtig sind. 

Die Zeit die wir vorgesehen haben ist:

• 8 Wochen im TTG: in diesen 8 Wochen vertiefen sich die SuS mit der Thematik der Elektrotechnik und der Programmsprache bei Arduino und Thinkercad (Blockbasiertes programmieren). Es wird auch alles rund um die Installation am Velo erprobt. Der 3D- Druck wird auch seinen Platz in diesen 8 Wochen haben.

  • Elektrotechnik

  • programmieren

  • Installation

  • 3D- Druck

• 4 Wochen in Informatik: Hier lernen die SuS die Programme kennen und sammeln erste Erfahrungen mit den verschiedenen Programmen

Um dieses Projekt umzusetzen benötigen wir folgende Infastruktur und Materialien:

• Arduino

  • Programm von Arduino, Thinkercad

  • Hardware von Arduino (Box mit allen Aktoren, Kabel)

• 3D-Drucker

  • Filament

  • Programm zum Zeichnen

• Lötmaterialien

  • Lötkolben

  • Lötzinn

• Fahrrad

Durch die intensive Auseinandersetzung mit dem Projekt sind bei uns folgende Stolpersteine aufgetaucht:

• Es könnte zu komplex für die SuS sein rund um das Programmieren.

  • Mögliche Lösung: Dazu haben wir als Team eine gemeinsame Musterlösung herausgefunden, welches zur Not den SuS zur Verfügung gestellt werden kann.

• Der 3D- Drucker kann Probleme machen.

  • Mögliche Lösung: Die Lehrperson sollte sattelfest in der Thematik des 3D- Druckers sein, damit er alle Probleme beheben kann insofern es möglich ist. Ansonsten könnte die Lehrperson die Fachlehrperson (TTG) beiziehen, welche die Klasse unterstützt.

• Es könnte ein durcheinander geben rund um die Installation des Velocomputers ans Velo.

  • Die Lehrperson sollte idealerweise das Projekt vorher einmal getestet haben. Es werden viele Kabel benutzt und man darf den Überblick nicht verlieren. Wir empfehlen daher die Farben der Kabel strikt zu befolgen und z.B. allen GND's die gleiche Farbe zu geben und dies so beizubehalten.

Konkreter Ablauf des Medien- Informatik-Projektes

https://docs.google.com/document/d/1gmkAmYlyL0Us3HPN4cVHxZ8pT7qk0ta1TWBy2UvYq80/edit?usp=sharing

Evaluation der Arbeiten der Schülerinnen und Schüler im Rahmen des durchgeführten Projektes

Folgender Link führt Sie zu unseren Beurteilungsformen. 

https://docs.google.com/document/d/1kObtIIcb6V6VJSDM40lj2G5a7DTQc0l1kVWYrDvwycE/edit?usp=sharing 

Unterrichtsunterlagen und Materialien

https://drive.google.com/drive/folders/17j1Qb8nYhVxET696OBrHlTaVz8arVHa2?usp=drive_link

Bezug zum Modullehrplan Medien und Informatik

Die behandelten Kompetenzen haben wir in einem anderen Kapitel behandelt. Die genauen Kompetenznummern sind dort auch vorhanden.

Theoriebezug

Triadisches Modell: https://www.triadische-systemik.de/triadisches-prinzip/ 

Medienwissen: Das sachgemässe Bedienen, Konstruieren, Anpassen des Gerätes (Informatikunterricht)

Mediennutzung: Onlinekurs oder Youtubeanleitung ist Medienkonsum und hilft beim Lernen der SuS. Andererseits beim Programmieren können Anleitungen zur Hilfe genommen werden (Medienunterricht)

Unser Projekt orientiert sich hauptsächlich an der Informatik und nicht an den Medien. Die Medien werden in irgendeiner Form sicherlich herangezogen, sind aber nicht ausschlaggebend für unser Projekt. (Medienunterricht)

Konstruktionsargument: Welche Phänomene müssen wir beachten? Wie können wir den Code “verwissenschaftlichen”? (M/s = Geschwindigkeit, etc.) (TTG, NT Unterricht)

Problemlösung: Die SuS werden vor individuelle Probleme gestellt, welche technisch oder durch Software gelöst werden können. 

Interesseargument: Die SuS werden durch dieses Projekt in ihren Interessen abgeholt und erleben, dass sehr viele Dinge in ihrer Umwelt technisiert und informatisiert werden können. 

Arduino ist genau für die Schule gemacht. Auch wenn es anfangs neu und schwierig scheint. Der Umgang der die SuS mit den Medien haben ist nicht vergleichbar mit den unseren. Ihre Skills werden oft unterschätzt. ein passender Link, der zeigt, wie Arduino aufgebaut ist erhalten sie hier: https://funduino.de/arduino-in-der-schule 

Arduino gibt es in verschiedenen Set's. die Ausführungen sind unterschiedlich. Je nach Gebrauch, bestellt man eine andere Box. Wir finden es eine Gute Alternative für den TTG und Informatikunterricht.

Ausblick

[Wie kann das Projekt erweitert / weiterentwickelt werden? / Wie wird sich die im Projekt eingesetzte Technologie weiterentwickeln? / ... ]

Das Projekt bietet vor Allem im Bereich Informatik, genauer beim Codieren Weiterentwicklungspotential. Es ist denkbar, dass der Velocomputer mit weiteren Funktionen erweitert werden kann, wie bspw. Distanzmessung oder Höhenmeter. Dafür müsste jedoch auch die Hardware ergänzt werden und das Projekt würde sich wohl verdoppeln. Interessant bleibt sicher das Schreiben von Codes, wobei man mehrere Codes von Arduino auf das Gerät laden kann und schlussendlich andere Messwerte gezeigt werden. So müsste die Hardware, wenn überhaupt, nur geringfüfig angepasst werden und der Fokus bei der WEiterentwicklung läge somit auf dem Programmieren. 

 Zeitplan und Aufteilung der Arbeiten für das Medienprojekt

[Wie sieht der grobe Zeitplan für die Umsetzung Ihres Projekts aus? Wie wollen Sie die anstehenden Arbeiten untereinander verteilen? - Selbstverständlich dürfen Sie im Verlaufe des Projekts von den hier gemachten Angaben abweichen. Abweichungen sind jedoch in der Reflexion über dieses Projekt zu dokumentieren.]

Da wir uns als Gruppe in vielen Seminaren sehen, haben sich diese Orte als kurze Treffpunkte bez. den wichtigsten Updates ergeben. Nebst einer Whatsapp-Gruppe dienten diese Seminare als Austauschort. Nach dem ersten Treffen mit der Begleitperson, machten wir regelmässige Treffen ab, ca. jede zweite Woche vor Ort. Bei der Planung des Projekts teilten wir die Aufgaben so auf, dass Jonas S. und Adrian, sich dem Programmieren und 3D-Drucken widmeten und Jonas K. und Gian sich mit der Planung und Didaktisierung beschäftigten. Bei den Treffen halfen schlussendlich alle mit, um das Projekt zu Programmieren. 

[Task /  Datum / Verantwortlich / Status / Notizen]

[

1. Webseite  erstellen /23.8.2018 / Mno / bin auf dem Weg / kann mir jemand noch helfen

2. Klasse für unser Projekt finden / 29.8. 2018 / Ralf / Habe schon eine Klasse gefunden