Ja, wunderschönen guten Morgen in meinem Fall, guten Tag, guten Abend, je nachdem,
wann Sie dieses Video schauen. Herzlich willkommen zum Modul Physiciel Computing. Mein Name ist
Marien Grillenberger. Ich werde in diesem Semester gemeinsam mit Andrea-Maria Schnitt
diesen Kurs Physiciel Computing im gleichnamigen Modul leiten. Gut, Physiciel Computing aus
Perspektive der Informatik-Gidaktik. Was ist das? Warum beschäftigen wir uns damit?
Das sind jetzt so die Themen, mit denen wir uns heute ein wenig auseinandersetzen. Ich werde zunächst einen
Einblick geben in die verwandten Fachgebiete. Also, was ist, wie wickelt das Computing beispielsweise?
Es gibt eingebettete Systeme und verwandte Fachgebiete. Wie hängt das mit Physikalkomputing zusammen?
Was ist das im Gegensatz zur Robotik? Was bringt uns das für den Schulunterricht?
Wie verankert sich das im Lehrplan, welche Unterrichtswerkzeuge und Beispielprojekte gibt es?
Ja, Ubiquitous Computing, das ist so ein Begriff, den haben Sie vielleicht schon
mal gehört, vielleicht auch nicht. Er ist zumindest nicht mehr ganz neu, sondern
wurde bereits in den 1980er Jahren vor allem durch Mark Weiser.
Ja, geträgt, sag ich mal, der damals propagiert hat, dass Computersysteme sich immer weiter
entwickeln werden, immer weniger wahrnehmbar werden, immer kleiner werden und gleichzeitig
immer leistungsfähiger und dank dieser Entwicklungen ist es tatsächlich heutzutage so und es ist
Ihnen sicherlich allen bewusst, dass wir in unserem Alltag in sehr vielen Bereichen
interaktive, eingebettete Informatiksysteme vorfinden. Sie dominieren unseren Alltag
in gewisser Weise, ohne dass wir sie an jeder Stelle noch bewusst wahrnehmen.
Oder darüber nachdenken, dass wir gerade mit Computersystemen interagieren.
Ja, die Computer haben sich tatsächlich entsprechend dieser Vision des Ubiquitous Computing weiterentwickelt.
Sie sind, wie ich gerade gesagt habe, kaum präsent wahrnehme, aber extrem leistungsfähig und allgegenwärtig.
Es gibt ganz, ganz viele verschiedene Anwendungsgebiete in der Grafik hier, die ich aus dem Internet habe.
Und finde ich, wird das sehr schön illustriert, wo wir überall ...
Ja, mit Computern zu tun haben, ohne dass uns das vielleicht bewusst ist.
Das geht über die Roserobotik, wenn man jetzt an maschinelle Fertigungen denkt,
über kleine Robotik im Hainbetrieb, die Staubsauger, die Wischroboter.
Es geht im Verkehr und Transport ganz, ganz viel mit automatisierten Systemen,
mit Computern. Wir haben immer mehr teilautonom oder autonom fahrende
Fahrzeuge auf unseren Straßen.
Auch im Schienenverkehr ist ganz, ganz viel Computer gesteuert.
Das gibt's.
Variables, kleine Geräte, die wir mit uns tragen, und vieles, vieles mehr. Das, glaube ich, werden wir im Laufe des Semesters an vielen Beispielen noch näher erläutern.
Und diese ganze Entwicklung bringt für uns natürlich auch neue Anforderungen mit an die Schulen.
Denn in den Schulen verfolgen wir ja das Ziel, dass wir Schülerinnen und Schülern dazu befähigen,
sich selbst in der Welt, in der sie leben, zurechtzufinden, sie zu verstehen,
darüber zu diskutieren, was um sie herum passiert, zu mündigen, Bürgerinnen und Bürgern zu werden
und letztlich auch die Welt selbst mitzugestalten.
Das heißt, nicht nur partizipieren, sondern aktiv daran teilnehmen und mitgestalten.
Ja, diese ganzen Technologien sind im Endeffekt die sogenannten eingebetteten Systeme. Ich
habe auf dieser Folie hier mal einen Grobüberblick geschaffen, welche Arten von Systemen es gibt,
wie die miteinander zusammenhängen und was so wie jeweils die Eigenschaften sind. Ich
werde jetzt hier nicht besonders tief einsteigen. Es ist aber ein faszinierendes Gebiet und ich
kann Ihnen nur empfehlen, sich dort auch in die Fachliteratur etwas stärker einzulesen.
Alle diese Dinge, über die wir hier reden, sind im Endeffekt
mehr oder weniger eingebettete Systeme, also eingebettete Systeme, oder als eingebettete Systeme bezeichnen man Systeme, die Sensoren und Aktoren enthalten, die üblicherweise eine Einzelfunktion ausführen,
kreativ sind, in Echtzeit arbeiten,
Dinge steuern und überwachen, es sind Kombinationen aus Hard- und Software -Modulen,
die in einem technischen Kontext eingebettet sind und die oft sehr strengen Anforderungen genügen müssen,
weil sie beispielsweise robust sein müssen, also das heißt resistent gegenüber Umwelteinflüssen,
gegenüber Vandalismusschäden beispielsweise.
Sie müssen verlässlich laufen, sie müssen rechtzeitig reagieren.
Es gibt eingebettete Systeme, bei denen das wirklich sehr kritisch ist.
Denken Sie an Flugzeugsteuerungsmodule etc., an Kollisionsassistenten in Fahrzeugen,
wo also ein Versagen des Systems im schlimmsten Fall ganz fatale Folgen haben kann.
Und die Robotik, die grenzt sich davon gewissermaßen ein bisschen ab, als dass es in der Robotik stärker darum geht, die Kinetik und Mechanik mit der automatisierten
Erfassung zu, oder mit der automatisierten Datenverarbeitung zu kombinieren. Es geht häufig darum, dass sich Roboter auch autonom bewegen müssen,
beispielsweise in unbekanntem Terrain sich bewegen müssen.
Direkt Dinge manipulieren müssen, also es ist nicht nur ein Gerät, was im Raum steht und über Sensorik die Umwelt wahrnimmt und über Aktorik etwas zurückgibt,
sondern es ist mehr das Nachahmen oft menschlicher Tätigkeiten oder von Dingen, die wir als Menschen gar nicht in der Lage sind durchzuführen.
Robotik wiederum ist eigentlich ein Anwendungsgebiet der eingebetteten Systeme, denn in den Robotern stecken gewissermaßen die eingebetteten Systeme drin.
Wenn wir uns jetzt mal physical computing als Begriff anschauen, das ist hier oben im Grün dargestellt auf der Folie,
ist es ein Begriff, eigentlich die Interaction Design oder tangible computing, den man häufig hört, wenn man sich mit künstlerisch angehauchten Disziplinen in dem Bereich auseinandersetzt und da geht es eben genau darum,
elektronische Textilien, variable computers, cyberphysische Systeme, interaktive Systeme und so weiter zu gestalten und zu entwickeln und all diese Systeme haben dann verschiedene Eigenschaften, die jeweils etwas spezifisch sind und können, und das ist auch noch ein spannender Punkt, den wir in diesem Semester allerdings nicht besonders stark in den Vordergrund drücken, können miteinander vernetzt werden, beispielsweise im Internet der Dinge.
Zum Begriff "Physical Computing". Der Begriffsursprung kommt eigentlich gar
nicht aus der Informatik, sondern zuerst habe ich den Begriff gefunden bei
Dan O'Sullivan und Tom Igoe und die beiden sprechen von "Physical Computing" als
ein Prozess, in dem Künstler und Designer programmierbare Hardware nutzen, um
interaktive Objekte und interaktive Installationen herzustellen. Und diese
Objekte und Installationen, das sind letztlich programmierte, gegenständliche
Artefakte, die über Sensorik und Aktorik mit ihrer Umgebung kommunizieren, um
insbesondere das Spektrum der Dinge zu erweitern, das sie wahrnehmen und auf
das sie reagieren können. Und das ist ganz spannend, wenn man ihr Buch
liest, wie sie dann also darstellen, welche Sensoren beispielsweise...
den höheren Sinn, den Tastsinn, das Sehen ersetzen können und wie sie damit arbeiten.
Und interessant in diesem Ansatz ist eben der Fokus, es geht jetzt hier weniger darum zu schauen,
welche Hardware haben wir zur Verfügung und wie kann man das zu lustigen Projekten kombinieren,
sondern sie überlegen sich zunächst eine kreative Idee, haben eine Vision,
was sie gerne schaffen möchten und basierend auf diesen Ideen und den integrierten Aktionen
eines Objektes mit der Umgebung, mit anderen Objekten, mit Menschen.
Wird dann entwickelt und sie fokussieren auch ganz oft das sogenannte Tinkering als Herangehensweise und dabei geht es eben darum,
auf experimentelle Weise, angetrieben durch neugierde Vorstellungskraft, eigene Kreativität eben Dinge zu entwickeln.
Sachen, die es bereits gibt, beispielsweise auseinanderbauen, wieder zusammenzubauen, um sie zu verbessern, zu erweitern, um zu modeln in neue Dinge.
Und dieses Tinkering ist insofern interessant, dass es uns auch für die Bildung, sofern es ein zielgerichtetes Tinkering ist,
sehr positiv unterstützen kann.
Aus Perspektive der Informatik, die da kriegt, sehen wir Physical Computing jetzt gar nicht so stark an.
Also es handelt sich beim Physical Computing um die kreative Gestaltung und Entwicklung interaktiver physischer Objekte und Systeme,
die eben die genannten Eigenschaften haben.
Sie sind programmierbar, sie sind greifbar, also das heißt, es sind wirklich gegenständliche Dinge, die ich anfassen kann, die ich idealerweise den Schülerinnen und Schülern auch mit nach Hause geben kann, wie so eine Vase aus dem Töpferkurs, das heißt, sie haben da auch einen gewissen persönlichen Bezug zu den Objekten, die sie erstellen und sie laufen üblicherweise kontinuierlich und interagieren mit ihrer Umgebung, haben einen bestimmten Zweck,
dass sie das nicht machen können, dass sie das nicht machen können.
Der kann auch rein künstlerischer Natur sein, also es muss nicht immer ein, in Anführungsstrichen, sinnvolles Verhalten sein, was dieses Objekt im Allentat liegt, wichtig ist aber, dass es ein definiertes Verhalten hat und dieses Verhalten wird durch ein Programm gesteuert, das beispielsweise auf einen Mikrocontroller läuft, der eingebettet ist und ja, solche Objekte können eben auch miteinander vernetzt sein.
Zur Robotik habe ich gerade schon kurz im industriellen Bereich ein bisschen etwas
angetönt, auch im Unterricht sind Roboter natürlich sehr beliebt, sie werden in den
nächsten zwei Veranstaltungen mit Frau Schmidt noch viel zur edukativen Robotik machen.
Ähnlich wie beim Physical Computing haben wir auch hier die Verbindung der physischen und der virtuellen Welt mit Sensorik und Torek.
Der Hauptunterschied liegt in den Anwendungen und in den Gestaltungsprozessen.
Das heißt, die Robotik fokussiert stärker auf Themen wie physische Tätigkeiten, die Orientierung und Bewegung in unbekanntem oder schwierigem Terrain, die autonome Navigation.
Kollisionsvermeidung, Hindernis, Ausweichung und ähnliche Dinge und typische Beispielprodukte sind eben Industrieroboter, Roboterarme, Drohnenfahrzeuge, humanoide Roboter.
Während die Produkte des Physiocomputings in der Hinsicht etwas vielfältiger sind, das heißt, wir haben ITechs-Teils, wir haben interaktiven Schmuck, Spielzeugtiere, sensorgestellte
Bebesserungsanlagen, Stimmungslampen, Smart Home-Anwendungen und vieles, vieles mehr. Sie werden im Laufe des Semesters beides kennenlernen.
Es ist auch nicht ausschlaggebend, welche Hardware verwendet wird. Um am Ende zu entscheiden, mache ich gerade Robotik oder Physiocomputing.
Die Grenzen sind da fließend. Beides hat sein Für und Wider.
Genau, das nur kurz als Einschub. Ja, was bringt uns jetzt Physical Computing eigentlich für den Schulunterricht?
Ich denke, was auf der Hand liegt, ist, dass wir, wenn wir die Hardware und auch das Gestalten der äußeren Hüllen dieser Objekte mit in den Informatikunterricht bringen,
kommen wir ein bisschen weg von der reinen Softwareentwicklung, die für viele Schülerinnen und Schüler eben manchmal auch ein bisschen abschreckend ist.
Gerade, wenn wir uns in Unterrichtsettings befinden, in denen...
wir nicht in einem Wahlfach sind, das die Schülerinnen und Schüler freiwillig belegen, sondern wenn sie in einem Pflichtfachbereich sind, den sie einfach absolvieren müssen, ungeachtet der Tatsache, ob sie gerade Interesse haben oder nicht.
Und so können wir auf die Weise eben auch Schülerinnen und Schüler abholen, die eher...
Kunstaffin sind, sage ich mal, weniger, die sich für die technischen Dinge interessieren.
Wir verbinden ganz klar die virtuelle und die reale Welt. Das ist etwas, was ganz
spannend ist. Wir machen die Lernartefakte auch sichtbar, anfassbar,
mitteilbar. Also wenn wir im Unterricht solche physischen Objekte bauen, dann
passiert es eben häufig, dass, wenn das erste Lichtlein blinkt, die
Schülerinnen und Schüler sich sehr freuen und auch lautstark freuen und die
Mitschülerinnen und Mitschüler das auch mitbekommen.
sich automatisch darüber dann auch austauschen können. Es werden viele
Gesprächsgelegenheiten geschaffen. Das ist ein schöner Vorzug des
Physicalkomputings. Physicalkomputing ermöglicht konstruktionistisches und kreatives
Lernen. Auf den Begriff des Konstruktionismus werde ich gleich noch
mal eingehen und es liegt auch viele fächerübergreifende Bezüge dar.
Das heißt
gerade im NMG-Bereich, TTG, lassen sich viele Bezüge finden, um mit den Kolleginnen und Kollegen der anderen Fächer zusammenzuarbeiten, vielleicht auch Kombination der eigenen Fächer gewinnbringend in den Unterricht zu integrieren.
Beim Physikalkomputing kann man sozusagen zusammenfassend sagen, schlüpfen die Lernenden in die Rolle von erfindernden Methoden und Konzepte der Gestaltung eingebetteter Systeme in kreativen und konstruktionistischen Unterrichtsettings an und das möchten wir uns eben zunutze machen.
Ja, was ist jetzt Konstruktionismus? Ich könnte mir vorstellen, dass einige von
Ihnen diesen Begriff schon mal gehört haben, wenn nicht dann sicherlich den
des Konstruktivismus. Geprägt wurde der Konstruktionismus durch Seymour Peppered,
sehr bekannt in der Community in den 1980er Jahren und sein
Konstruktionismusverständnis baut auf der Idee auf, dass Lernen ein aktiver
Konstruktionsprozess ist. Also wie man das von PRJ und dem
Konstruktivismus
kennen, vernetzte Wissensstruktur entstehen durch die Interpretation neuer Information in
Relation zu dem, was wir bereits wissen, was wir bereits können, welche Erfahrungen wir gemacht haben.
Und er geht eben darüber hinaus, indem er sagt, dass dieses Lernen aus Eigeninitiative und zu einem
Persönlich bedeutsamen Zweck.
Besonders erfolgreich ist und das eben auch die Kreation bedeutender sichtbarer Artefakte eine ganz große Rolle da bei spielt.
Ich habe hier noch ein Zitat mitgebracht, was es in schön zusammenfasst.
"Learning happens especially felicitously in a context where the learner is consciously engaged in constructing a public entity,
whether it's a sandcastle on the beach or a theory of the universe."
Das heißt, diese Artefakte, die können natürlich auch...
virtuell sein sozusagen oder reine Gedankenkonstrukte. Je greifbarer und je vorzeigbarer und je mitteilbarer, desto effektiver scheint es aber zu sein.
Pepper geht außerdem auch noch hervor und das glaube ich können wir alle unterschreiben, dass wenn man sich in Situationen, in Lernsituationen richtig tief hinein begibt,
also tatsächlich etwas schafft, tatsächlich etwas tut, als nur aus Distanzsicht zu betrachten,
was also Verbundenheit im Gegensatz zu Separation, zu entfernt davon sein, ganz wichtig sind für das
Erlangen von Verständnis. Also wenn ich selber etwas programmiere, dann habe ich natürlich
ein anderes Verständnis davon, als wenn ich nur darüber lese.
Im Modul Lehrplan Medien und Informatik des Lehrplan 21 ist Physicall Computing
vom Begriff nicht direkt verankert. Es gibt jedoch Bezüge zum Physicall
Computing, die sich im Lehrplan finden lassen.
Ich denke einige sind eher naheliegend, also beispielsweise Schülerinnen und
Schüler können logische Operatoren verwenden.
Sie können selbst entdeckte Lösungswege für einfache Probleme in Form von laufigen und korrekten Computerprogrammen und so weiter formulieren,
selbstentwickelte Algorithmen formulieren und das ist etwas, was vielleicht sogar noch etwas spezieller ist für Physical Computing und sich weniger von der allgemeinen Programmierung entscheidet.
Sie kennen die wesentlichen Eingabeverarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Liebewesen vergleichen.
Wir sehen hier an der Stelle, dass leider, leider, Physical Computing, ja, wenn man sich stark am Lehrplan orientiert im Unterricht, genutzt werden kann, um diese Kompetenzen abzubilden.
Es ist aber nicht so, dass Physical Computing zwingend erforderlich ist, um diese Kompetenzen zu erreichen.
Und hier ist sicherlich noch ein bisschen Arbeit erforderlich, damit wir das Thema dann auch definitiv verpflichtend im Lehrplan verankert bekommen.
Nichtsdestotrotz.
Es ist ein Thema, was spannend ist und was eben die reine virtuelle Programmierung durchaus anstellen, ablösen und bereichern kann.
Ja, noch mal zusammengefasst, das ist physical computing. Wir haben schon so ein
bisschen darüber gesprochen, welche Produkte entstehen. Also es sind
programmierbare, greifbare, interaktive Artefakte, die Hard- und Softwarekomponenten
vereinen, die Sensoren und Daktoren als Ein- und Ausgaben verwenden, die
kontinuierlich laufen und mit ihrer Umgebung interagieren und die auch
miteinander vernetzt werden können. Wir haben darüber gesprochen, welche
Methoden, also welche Prozesse eine Rolle spielen.
Wir nutzen im Physikacomputing oft kreative Methoden aus den Bereichen Kunst und Design.
Zielgerichtetes Tickering ist ein so ein Prozess, der häufig dazu im Tragen kommt.
Es ist sehr hilfreich, wenn man Prototypen herstellt in iterativen Prozessen.
Das heißt, Schülerinnen und Schüler haben schnelle Erfolgserlebnisse, wenn sie
schon im ersten oder nach dem ersten Schritt etwas haben, das erste Lämpchen blinkt,
ist vielleicht schon in ein kleines Objekt integriert und das über die
Iterationen immer weiter ausbauen. Das hilft sehr viel für die
Motivation. Und wir verfolgen im Physical Computing schon eine
strukturierte Projektplanung, die aber Ideen fokussiert und die auch
gewissermaßen agil ist. Also wir sind nicht
in physical computing dabei zu sagen, wir haben ein Projektplan und an dem müssen wir uns auf
Biegen und Verbrechen unbedingt halten. Es darf keine Änderungen mehr geben, sondern mit den
verschiedenen Iterationen ist auch ein gewissermaßen agiles Vorgehen verbunden. Auf der Hardware-Seite
oder beziehungsweise der Werkzeugseite allgemein gesprochen, gibt es einerseits die Hardware,
also beispielsweise programmierbare Bausteine, Mikrocontroller, Minicomputer. Es gibt
Programmierumgebungen, mit denen man das Ganze dann
programmieren kann und es gibt auch noch Kunst- und Gestaltungsmaterial. Zu den Sachen
werde ich jetzt gleich kurz noch etwas sagen. Die Werkzeuge auf HAKA Seite, da gibt es
verschiedene Kategorien. Ich habe eine Folie mitgebracht, auf die ich das mal
versucht habe, ein bisschen zu sortieren. Es gibt so als niederschwelligsten
Einstieg sozusagen hier in blau dargestellt, die programmierbaren
Spielzeuge. Diese
ja, das ist sozusagen eine Vorstufe des Physically Computing, weil man die Objekte nicht selbst zusammenbaut, sondern nur programmiert.
Aber es sind dennoch Objekte, die sich durch den Raum bewegen, kleine Robotikfahrzeuge, Turtles etc.
eher für die Primarstufe oder für den Einstieg in die Programmierung gedacht.
Dann gibt es in der grünen Kategorie die sogenannten I/O Devices, also Input Output Devices.
Das sind Boards wie Makey Makey, die es ermöglichen auf sehr vielfältige Weise
sensorig anzuschließen, gewisse Dinge als Sensoren zu verwenden, auf die man
vielleicht so nicht kommen wollte. Also gerade bei Makey Makey gibt es schöne
kreative Projekte, die wir uns dann auch noch anschauen wollen. Man kann dort mit
Krokodil klemmen, jegliches leitfähige Material als Sensor verwenden und so
können beispielsweise.
Ja, ich glaube, ein ganz bekanntes Beispiel ist das Bananenklavier gebaut werden, wo man also verschiedene Bananen als Sensoren nutzt, um Klavier zu spielen.
Wir können die Schüler und Schülerinnen selbst anschließen, in Anführungsstrichen, da auch der Körper leitfähig ist und vieles mehr, aber das werden wir uns noch einschauen.
Dann gibt es die programmierbaren Bausteine. Dazu gehören die ganzen verschiedenen Lego-Systeme wie Lego Mindstorms, Lego Vido, Programmer Build Bricks, Spike etc.
oder auch PicoCricut. Das ist hier jeweils übrigens nur eine Auswahl und die Übersicht ist auch schon einige Jahre her, dazu sage ich gleich noch was.
Diese programmierbaren Bausteine
ermöglichen Physical Computing. Es ist aber häufig so, dass mit solchen Systemen eher vorgegebene Systeme nachgebaut werden,
was dann sozusagen die kreativen Aspekte ein bisschen rausfallen lässt und damit dem Physical Computing nicht mehr so ganz zugeschrieben werden kann.
In den allermeisten Fällen wird Physical Computing mit Mikrocontrollern oder Minicomputern gemacht.
Mikrocontroller gibt es wieder welche, die speziell für die Bildung konzipiert wurden,
wie den BBC Micro, den Calliope Mini oder andere Systeme.
Ich selber habe im Rahmen meiner Masterarbeit damals eine Arduino-basierte Box entwickelt,
die nennt sich My Interactive Garden, inklusive der zugehörigen Unterrichtseinheit.
Es gibt Erweiterungssysteme, zum Beispiel von Grove, die wir auch kennenlernen werden im Laufe des Semesters.
Arduino ist wahrscheinlich somit der bekannteste Mikrocontroller-Produzent, der jetzt nicht speziell für die Bildung geschaffen wurde,
beziehungsweise nicht für die Informatikbildung in Schulen, sondern eben für die Künstler und Designer, die ich angesprochen habe,
in Hochschulkontexten, also schon für Bildungszwecke, aber eben auf anderer Ebene.
Ja, und bei den Minicomputern, ich denke, der allerbekannteste ist der Raspberry Pi, den kennen wahrscheinlich alle. Es gibt viele, viele verwandte Boards, die ähnlich funktionieren, gleich funktionieren, kompatibel sind.
Da sind eigentlich kaum Grenzen vorhanden.
Was ich noch sagen möchte zu dieser Folie ist, sie ist veraltet. Also diese
Grafiken hier, die sind jetzt, muss ich überlegen, sechs, sieben, vielleicht acht Jahre,
alt, also das heißt, einige dieser Systeme gibt es möglicherweise nicht mehr, es gibt sicherlich
zahlreiche Neuheiten, die hier noch nicht erfasst sind, aber und deswegen habe ich die Folie auch nicht
überarbeitet, es zeigt sich immer wieder, wenn ich Studierende habe, die sich mit dem Thema
auseinandersetzen, gerade aktuell jemand, der eine Masterarbeit bei mir schreibt, dass die Kategorien immer noch
Bestand haben und sich nicht verändert haben. Dementsprechend sind die Beispiele, die hier
auf der Folie genannt sind exemplarisch zu verstehen, die Kategorien können sie aber
als weiterhin gültig annehmen. Bei den Programmierumgebungen ist es so, dass wir nahezu unbegrenzte Möglichkeiten
haben. Es hängt natürlich stark davon ab, welche Hardware wir verwenden.
Es gibt Möglichkeiten, Mikrocontroller blockbasiert zu programmieren, versus
textbasiert, versus mit ganz anderen Ansätzen. Ich persönlich bin der
Überzeugung, dass wir in der Schule, insbesondere noch auf der SEC 1
Primarschule sowieso, durchaus mit visuellen Umgebungen arbeiten sollten,
sei das jetzt blockbasiert oder auf andere Weise visualisiert, einfach weil es
den Einstieg erleichtert. Und es gibt Personen, die dann darüber gerne diskutieren, sagen, na ja,
aber das ist ja keine echte Programmierung, was man da macht. Ich denke mir, doch, das ist
echte Programmierung. Schließlich wird in der vermeintlich echten Entwicklerwelt ebenfalls
abstrahiert, da auch die Entwickler von professioneller Software arbeiten nicht.
In maschinennahen Code, sondern in irgendwelchen höheren Sprachen, die für sie intuitiv
verständlich sind. Und genau das machen wir mit dem blockbasierten oder anders visualisierten
Umgebungen in der Schule auch. Und daher finde ich das auch absolut legitim.
Ja, ich habe noch erwähnt, es gibt natürlich auch noch eine ganze Menge Kunst- und Gestaltungsmaterialien.
Das ist jetzt das, was ich als Informatikerin mir darunter vorstelle. Ich weiß, aus
den vergangenen Semestern, dass insbesondere diejenigen unter den
Studierenden, die künstlerische Fächer auch mit belegen, gestalterische Fächer
auch mit belegen, da noch viel tollere Ideen haben, was man alles verwenden kann
und wie man es verwenden kann, um Physik und Computing-Projekte herzustellen.
Da sind in der Kreativität letzten Endes keine Grenzen gesetzt.
Was ich mit der Folie zeigen möchte, ist aber, dass es auch mit relativ einfach verfügbaren,
günstigen Materialien gut funktionieren kann, etwas Schönes zu gestalten,
was sich dann also auch im Unterricht integrieren lässt, wenn man jetzt beispielsweise keinen
Zugriff auf eine Werkstatt hätte oder ähnliches.
Ja, ich habe jetzt hier auf diesen Folie noch einige Beispielprojekte mitgebracht.
Die in verschiedenen Kontexten entstanden sind. Beispielsweise sieht man oben links einen smarten Tonschuh, der über kleine LED-Anzeigen in Binärdarstellung ausgibt, die viele Schritte die Person bereits gelaufen ist.
Oben rechts sehen wir und auch unten links Fotos aus einem Smart City Projekt.
Da hatten die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, eine Lego-Stadt zu bauen und sie durch Mikrocontroller, Sensorik und Aktorik zum Leben zu erwecken.
Und wir haben unten...
rechts mittig eine sogenannte Mai-Chan. Das ist ein Projekt von Schülerinnen und Schülern.
Ne, zwei Schülerinnen waren das in dem Fall, die also eine kleine Figur gebastelt haben,
die mit der Klassenzimmertür gekoppelt war. Jedes Mal, wenn sich die Tür öffnet,
da hat die Figur ein kleines Begrüßungs-Tentchen aufgeführt.
Ganz unten rechts sehen wir noch ein kleines, automatisch bewässertes Gewächshaus
fürs Klassenzimmer. Oben links ist eines meiner Lieblingsprojekte vom Gebrüder
der Mongrifiergymnasium in Berlin. Da haben die Schüler einen...
Modellbau-Flughafen gestaltet und das Interessante ist, dass er originalgetreu
am neuen, mittlerweile nicht mehr ganz so neuen Flughafen BER in Berlin orientiert
ist und schon einige Jahre vor dem tatsächlichen Flughafen funktionsfähig
fertiggestellt war. Ja, es gibt unterschiedlich komplexe Projekte, es
gibt, ganz rechts vielleicht noch kurz erwähnt,
ein Projekt von Schülern, das ist mir auf einer Maker Faire begegnet, da haben die Kinder der Leonore-Goldschmidt-Schule in Hannover
einen Projektor für ein Kuppelzelt gebaut, in dem sie die Sternenbilder an die Decke projizieren konnten und der konnte sich eben auf seinen Absen auch entsprechend ausrichten,
sodass man je nach Blickwinkel und Jahreszeiten simulieren konnte und so weiter. Also wir sehen, dass von sehr einfachen bis zu sehr anspruchsvollen Projekten sehr, sehr viel
möglich ist im Bereich Physical Computing. Ja, was sind jetzt so die zentralen Botschaften,
die ich Ihnen gerne aus dieser ersten, aus diesem ersten Info mitgeben möchte. Zunächst ist wichtig,
zu wissen, dass Physical Computing von unterschiedlichen Akteuren sehr unterschiedlich
definiert und auch unterschiedlich breit gefasst wird. Manche zählen eben die Robotik
als Teil des Physical Computings dazu. Manche sehen, dass
sowas wie die Steuerung eines B-Bots auch irgendwie zum Physical Computing gehört.
Andere grenzen das eher voneinander ab. Meine persönliche Sichtweise habe ich Ihnen
heute geschildert. Im Kern geht es immer um programmierbare Hardware, die über
Sensorik und Aktorik mit der Umgebung interagiert. Das ist glaube ich allen
Verständnissen gleich. Und Physical Computing ist eine mögliche Ausprägung
der kreativen Gestaltung einfacher eingebetteter Systeme und verwandter
Technologien.
Eingebettete Systeme und das Hardware-Software Co-Design, was damit ganz eng verbunden ist, bilden die fachlichen Grundlagen und auch die Retorentz -Disziplinen für Physical Computing.
Das heißt, wenn man
jetzt schaut, welche Kompetenzen die Schülerinnen und Schüler damit eigentlich erwerben können, über das hinaus, was wir im Lehrplan haben, dann ist es sehr hilfreich, sich in diesen Fachgebieten umzusehen und zu schauen, was kommt da eigentlich vor, was wir jetzt so im Lehrplan noch nicht abgebildet haben, was aber wichtig und relevant ist für die Schülerinnen und Schüler zu verstehen, damit sie erfolgreich ihre Projekte programmieren können. Die Robotik lässt sich insbesondere durch die häufig anders gelagerten Ziele und Schwerpunkte abgrenzen.
Vielen Dank für's Zuhören!
Ich denke, das habe ich vorhin ausführlich erläutert.
Ja, nochmal zusammenfassend, aus Sicht des Konstruktionismus ist Physical Computing sehr gut geeignet, um Dinge zu lernen,
weil die Schüler und Schülerinnen eben aus eigener Initiative für einen persönlich relevanten Zweck sich selbst Wissen aneignen.
Sie tun das, weil sie das möchten und weil sie für sich bedeutend sichtbare, greifbare Artefakte kreieren.
Wir haben Anknüpfungspunkte im Lehrplan, auch wenn das Physische Computing derzeit noch kein exkrizitives Lehrplan-Thema ist und bei der Planung von solchen Projekten spielen eben nicht nur die entstehenden Produkte, sondern auch die Werkzeuge eine große Rolle, sowie die Prozesse während der Entwicklung dieser Produkte.
Ja, das wäre es soweit von mir zur ersten Veranstaltung.
Ich werde Ihnen im Moodle noch einen Kniss bereitstellen und würde Sie bitten, dass alle bis zum Ende der Sitzung kommen.
Wir haben jetzt den ersten Physical Computing Termin Anfang Oktober auszufüllen, damit wir spätestens dann veranknüpfen können und reflektieren können, was in dieser ersten Veranstaltung geschehen ist bei Ihnen in den Köpfen und in welches Verständnis von Physical Computing Sie jetzt aus dieser Veranstaltung mitnehmen.
Damit wünsche ich Ihnen noch eine gute Woche. Wenn Sie Fragen haben, erreichen Sie mich jetzt in den nächsten Wochen per E-Mail, da ich dienstlich.
an verschiedenen Orten, aber nicht in Luzalen unterwegs bin. Ansonsten können Sie kommende
Woche gerne auch bei Frau Schmidt Fragen stellen. Sie ist in die Ordnization des Kurses genauso
involviert. Also, bis dahin alles Gute und viel Spaß beim Auseinandersetzen mit dem Quiz.