Jan 172013
 

Wie im letzten Jahr nahm ich auch dieses Mal am Hamburger Regionalwettbewerb der First Lego League teil. Allerdings nicht als Schiedsrichter, sondern mit einem eigenen Team. Unser Wahlpflichtkurs der 7.Klasse hatte sich, teilweise mit einigen “Überstunden” engagiert auf den Wettbewerb vorbereitet und dort auch ganz gut abgeschnitten.

Als Coach hatte ich einen anderen Blick auf den Wettbewerb, da unser Team permanent in die Überarbeitung der Programme und Positionierungen eingebunden war. Es wurde getestet, verglichen und mit Frust gekämpft. Am Tag des Wettbewerbes wurde unter Zeitdruck intensiv mehr erarbeitet, als zwischenzeitlich im vorhergehenden Unterricht. Allerdings waren auch besonders engagierte Schüler vor Ort und meine Unterstützung ganz bei ihren Bemühungen. Der jahrgangsübergreifende Effekt war durch das zweite Team unserer Schule aus dem Jahrgang 9. besonders durch Austausch und gegenseitiger Förderung positiv.

Bauen des Wettbewerb-Roboters der “Bobbycar-Gangster”

Im Vorfeld des Wettbewerbes hatten einige Schüler das Programm zur Abholung des Stuhls mit einem einfachen Greifarm ohne Motor, der durch ruckeln umfällt geschrieben und beim Wettbewerb festegestellt, dass diese Lösung nicht besonders günstig ist. Daher haben wir in der darauffolgenden Woche in Kleingruppen mehrere Roboter umgebaut, so dass die Aufgabe durch einen Greifarm mit Motor gelöst werden soll. Anschließend wurde der Roboter programmiert und getestet. Weitere Probleme, die sich mit Greifarmen und Hebeln lösen lassen wurden bearbeiten. Dies soll auch in Hinblick auf die nächste First-Lego-League im kommenden Jahr geschehen und das Erlernte festigen.

Der Greifer ohne Motor, den wir bei der FLL verwendeten

Eines der Gruppenergebnisse “Greifer mit Motor”

Ein weiteres Gruppenergebniss “Greifer mit Motor” – durch testen wurde später erkannt, dass der Motor eine andere Bewegung vollzieht und das Modell umgebaut

Das dritte Gruppenergebnis “Greifer mit Motor”

Nov 202012
 

Am vorletzten Wochenende fand die jährliche GI-Fachtagung der Hamburger und Schleswig-Holsteiner Informatik Lehrer/innen in unserer Schule am Richard-Linde-Weg statt. Ich nehme seit einigen Jahren an diesem “Familientreffen” teil (siehe meinen Bericht von 2011 und von 2010)

Dieses Jahr war Michael Kölling zu Gast, ein bekannter Softwareentwickler und Professor der Informatik aus Großbritannien, der maßgeblich BlueJ und Greenfoot entwickelt hat. Er stellte die neuesten Entwicklungen im Bereich Software-Werkzeuge für die Lehre und Bildungsarbeit vor und gab damit auch einen Ausblick auf die Weiterentwicklungen von Greenfoot. Es soll weg gehen von den Java-Klammern und Syntax-Hürden hin zur einer ausdrucksbasierten grafischen Oberfläche (d.h. z.B. Schleifen und Fallunterscheidungen nur vollständig als Block zuzulassen) zum Programmieren mit der Tastatur. Ein interessanter Ansatz, wird doch im Unterricht viel Zeit auf das Einüben syntaktischer Korrektheit vergeben, wohingegen es auch möglich wäre, durch eine Scratch-ähnliche Struktur (in der sich keine halben Schleifen oder Fallunterscheidungen erzeugen lassen) mehr Zeit auf die grundlegenden, Programm-unabhängigen Strukturen und Konzepte zu verwenden. Interessant war auch der Hinweis auf die Praxis, eigenes Wissen im Bereich als das Relevanteste einzuschätzen, wobei sich Generationen massiv unterscheiden. So ist es durchaus zutreffend, dass ganz unterschiedliche Dinge als “Grundlagen” “der” Informatik definiert werden, wobei Informatik sehr umfangreich und vielseitig ist.

Workshop „Programme im Flug“

An den Vortrag anschließend verteilten wir uns auf verschiedene Workshops. Im Workshop “Programme im Flug” wurde eine Parrot AR.Drone 2.0 vorgestellt, die sich über ein Smartphone im W-Lan per remote-controll steuern lässt. Das Modell ist für etwa 300 € frei käuflich und mit zwei Kameras ausgestattet. Die zweite Version des Gerätes ist nun mit annähernd HD Qualität erhältlich und sehr robust. Wie uns präsentiert wurde, kann es aus 1m Höhe ohne Probleme auf den Boden fallen gelassen werden. Die Drone hat einen ARM-Prozessor, Orientierungssensoren und Höhenmessung sowie eine Kompass und Drucksensoren und lässt sich über Schnittstellen entsprechend erweitern. Die Daten dieser Sensoren können über das Smartphone oder über eine USB-Schnittstelle erfolgen. Die Standard-Software zur Steuerung „freeflight 2.0“ ist Open Source und bietet über eine in C geschriebene A Schnittstellen zu verschiedenen Endgeräten. Mittels Bildverarbeitungsverfahren können über die Kameras Spiele gespielt werden und es sind augmented reality Anwendungen denkbar, so das z.B. Metainformationen zu Gebäuden, Gegenständen oder Personen eingeblendet werden könnten. Über spezielle Tags (Bilder, auf die die Drone speziell reagiert und sie damit in ihrer Umgebung speziell orientieren lässt) können auch Objekte verfolgt werden. GPS ist geplant, aber noch nicht umgesetzt. Mit dem „drone altitude viewer“ gibt es verschiedene grafische Oberflächen, um das System zu debuggen und alle Features anzeigen zu lassen. Als Sicherheitsvorkehrungen gibt es einen Notaus, der alle Motoren sofort stoppt und auch ausgelöst wird, sobald etwas in die Turbine kommt. Die Drone funktioniert als Access-Point im WLAn und erzeugt ein eigenes Netzwerk mit IP-Adressierung. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, einem WLAN beizutreten und damit auch mehrere Dronen interagieren zu lassen.

Zusammenfassend lässt sich zum Workshop sagen, dass es interessant war, den aktuellen Stand der Technik von Dronen zu erfahren und über technische Details zu diskutieren sowie ein solches Gerät einmal selbst zu steuern. Auf der anderen Seite wurde kein Wort über die gravierenden potentiellen gesellschaftlichen Auswirkungen von Dronen verloren und ich war gerade nicht in Stimmung, das Thema auszubreiten. Gerade im unterrichtlichen Kontext sollte die Frage nach Interessenskonflikten um Herstellung und Nutzung sowie soziale Auswirkungen, wie die Erleichterung und potentielle Vermassung von Kontrolle und Überwachung unbedingt thematisiert werden. Auch ist es fraglich, inwieweit dem Mißbrauchspotential durch private wie staatliche Stellen überhaupt verantwortungsvoll technisch wie gesellschaftlich begegnet werden kann. Ich stelle mir vor, wie in ein paar Jahren jeder Mensch durch die Fensterscheiben direkt per Video alles Mögliche aufnehmen und ins Netz stellen kann und da graut es mir eher, als dass ich fasziniert bin. Wenn man heute bereits die Herausforderungen betrachtet gerade im Hinblick auf Kinder und Jugendliche und Videoproduktion und -verteilung, wächst die Herausforderung noch einmal beträchtlich, wenn ich ferngesteuert aus der Luft direkt und unwiederruflich Youtube füttern kann.

Abschließend zum Thema habe ich einige Artikel zum Thema Einsatz von Dronen, die einige gesellschaftspolitische Aspekte beleuchten ergänzt:

http://www.heise.de/newsticker/meldung/Bundestag-verabschiedet-Drohnengesetz-1424100.html

http://www.heise.de/newsticker/meldung/Polizeichefs-verabschieden-Richtlinien-fuer-Drohneneinsatz-1670353.html

Ein eher technischer Artikel: http://www.heise.de/hardware-hacks/meldung/Quadrokopter-AR-Drone-2-0-kommt-in-den-Handel-1558893.html

Eine Webseite von Amateur/innen, die sich mit Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) beschäftigen: http://diydrones.ning.com/

Workshop „Messen mit Lego-Mindstorms“

In diesem Workshop eines Lego-Mitarbeiters ging es zum einen um Gtundsätzliches zum Gerät, zum anderen um einfache Anwendungen der Messwerterfassung am Beispiel der Temperaturmessung. Als erstes wird ein Programm erstellt, in dem die Anweisungen beschrieben werden, die der Roboter ausführen soll. Hierfür ist es wichtig, den richtigen Sensor-Typ auszuwählen, dann den Ausgabewert umzuwandeln (von Integer auf String), so dass er vom Display darstellbar ist und dann die Ausgabe zu definieren. Dieses Programm wird dann auf den Lego-Roboter übertragen (siehe unten im zip-Ordner “messen-temp.rbt”).

Als nächstes werden mit dem Roboter und dem Programm Messwerte über einen bestimmten Zeitraum erfasst. Diese speichert der Roboter in einer einfachen log-Datei (siehe unten im zip-Ordner “OBD_8.log”).

Diese log-Datei wird dann über die Messwert-Erfassung am Rechner vom Roboter ausgelesen und grafisch dargestellt.

Hier sind alle Dateien und Bilder zur einfachen Temperaturmessung zusammengefasst: Messen mit Lego

Oct 242012
 

Unser Team der 7.Klasse bereitet sich nun schon seit einigen Unterrichtsstunden auf die First Lego League-Teilnahme am 24.November in Hamburg vor.

Der Einstieg in den Wettbewerb gestaltete sich nicht ganz einfach, da eine solche Projektarbeit mit einem engen Zeitfenster und vielen Regeln, Teilaufgaben und Möglichkeiten eine große Herausforderung an Selbst- und Teamorganisation bedeutet und viele Fragen zu Beginn sehr offen sind. Es gibt allerdings viele Unterlagen, unter anderem einen Comic auf der deutschsprachigen Wettbewerbsseite (http://www.hands-on-technology.de/firstlegoleague/saison2012) sowie ein Videoclip mit Details zu allen Missionen (http://www.youtube.com/watch?v=tS6QUsf9XYQ).

Dieses Unterrichtsformat ist eher ungewöhnlich, zudem sind die inhaltlichen Anforderungen mit ihrem jeweiligen Aufwand bei wenig Erfahrung im Umgang mit Robotern schwer abzuschätzen. Auf der anderen Seite verspreche ich mir hier auch Lernchancen, die technische Alltags- und Berufsrelevanz haben. Die inhaltliche Ausrichtung des Wettbewerbes, die gesellschaftlichen Umstände von Technikeinsatz einbezieht, unterstützt meine Bemühungen Vor- und Nachteile sowie Interessensgruppen als Unterrichtsgegenstand aufzugreifen.

Zum Wettbewerb darf nur ein Roboter mitgebracht werden, der aber ganz unterschiedliche Missionen lösen muss, beispielsweise etwas heben, etwas schlagen und etwas umstoßen. Hierfür haben meine Schüler/innen nun erst einmal von mir ausgewählte Missionen versucht mit einfachen Roboter-Umbauten zu lösen, um im zweiten Schritt unseren Wettbewerbsroboter gezielt auf Grundlage der bereits durchgeführten Versuche zu konstruieren.

Eine der ersten Missionen hat unser Team diese Woche bereits ganz gut gelöst.

Weitere Informationen auf meinem Blog zur First Lego League:

Der Spielfeld-Aufbau 2012 (eigenes Bild)

ein erster Prototyp für die Stoffquadrate-Mission (eigenes Bild)

Aug 292012
 

Das Material ist bereits in unserer Schule, nun, wo die Aufgaben und der Forschungsauftrag veröffentlicht sind, können wir mit unserem Team nächste Woche loslegen!

Ich hatte bereits zu Beginn meines Referendariats letztes Jahr an der First Lego League 2011 als Schiedsrichter teilgenommen. Dieses Jahr geht es bei der First Lego League um “Senior Solutions” und unsere Schule ist mit zwei Teams dabei, eines davon unter meiner Aufsicht.

“Wie können FIRST® LEGO® League Teams die Lebensqualität von älteren Menschen verbessern und ihnen helfen, unabhängig, engagiert und in Kontakt mit ihrer Umgebung zu bleiben? Im FLL Wettbewerb 2012 Senior SolutionsSM können die Teams das Altern erforschen und wie es Menschen und ihre Lebensweise beeinflusst. Die Teilnehmer setzen sich beim FLL Forschungsauftrag mit Aspekten der Fortbewegung, sozialem Umfeld und körperlicher Fitness auseinander. Dabei untersuchen sie Hindernisse für ältere Menschen und machen Lösungsvorschläge, wie man deren Lebensqualität verbessern kann.  Außerdem bauen und programmieren die Teams einen autonomen Roboter mit LEGO Bausteinen, der auf einem Spielfeld vorgegebene Missionen lösen soll.” (Kurzbeschreibung des Jahresthemas)

Leider sind keine Creative Commons Bilder zum Thema erhältlich, weshalb ich hier keine weiteren Medien einbinden kann, außer auf die entsprechenden offiziellen Webseiten zu verweisen.

Aug 232012
 

Ich würde gerade gerne mehr schreiben, aber da vieles Material, was ich im Unterricht verwende nicht ausschließlich von mir erstellt ist (was ich auch nicht als primäre Aufgabe von Lehrer/innen sehe) sondern Kompositionen darstellt, kann ich gar nicht so viel publizieren, wie ich gerne würde.

Aber gelegentlich werde ich dies selbstverständlich weiterhin tun.

Gutes Material empfehlen kann ich allerdings:

Für meinen Informatik-Unterricht, beispielsweise den Kurs zu Objektorientierter Programmierung, verwende ich häufig die Materialien von meinem Kollegen Uwe Debacher: www.debacher.de der sein Material ebenfalls unter Creative Commons zur Verfügung stellt und viel mit Wiki-Tutorials arbeitet.

Für Lego Mindstorms benutze ich gelgentlich ein Lehrerhandbuch, welches unters traditionelle Copyright fällt und zu kaufen ist und hier dementsprechend nicht veröffentlicht wird. Zudem hat Uwe Debacher auch hier einiges veröffentlicht und ich habe auch eigenes Material bereits auf diesen Blog gestellt, das ich wiederverwende und weiterentwickle. Viele Aufgaben sind in diesem Bereich projektförmig und lassen sich mit den Schüler/innen auch gut gemeinsam in Ideensammlungen ohne zusätzliches Material entwickeln.

Für den Mathematik-Unterricht in der Vorstufe verwende ich teilweise das Arbeitsheft von Klett “Zum Übergang von der Realschule in die Oberstufe“, das ich auf einer Fachtagung zur Brückenfunktion der Vorstufe in den Hamburger Stadtteilschulen zufällig in die Hände bekam, kaufte und sehr angetan war von dem Aufbau als Selbstlern-Heft mit Selbsttests und Übungsaufgaben zu moderner Mathematik, also auch viel Problemlöse- und Modellierungsaufgaben. In der Schule nutzen wir das Buch “Elemente der Mathematik“, welches ich gerne und gut nutze, allerdings fehlen mir auch noch die Konkurrenz-Vergleiche anderer Mathematik-Schulbücher. Inspirierende für die Mathematik finde ich auch immer wieder die online verfügbaren Aufgaben der Hamburger Behörde zu den zentralen schriftlichen Überprüfungen.

Soweit erstmal zum Unterrichten und den Lizenzen. Fortsetzung folgt…

Feb 142012
 

Korrektur: Die rbt Datei war in der Praxis noch nicht ganz ausgereift, ich habe sie nun (15.02.) aktualisiert, so dass sie passender für den Mindstorms Standardaufbau ist.

Ich bereite gerade den Unterricht für morgen früh für den Wahlpflichtkurs 8.Klasse Robotik vor. Ich werde nach der freien Arbeit letzte Woche mit den ersten NXT-Erfahrungen nun eine Analyse-Phase anschließen, indem ich ein Programm “linksrechts-morisse.rbt” vorgebe, welches die Schüler/innen aus unserem Commsy-Raum auf ihr Netbook speichern sollen und mit Hilfe eines Arbeitsblattes Vermutungen und Tests mit meinem Programm dokumentieren sollen. Inhaltlich geht es zum einen um das genauere Verständnis der grafischen Elemente und der Funktionsweise der Motorblöcke, zum anderen um verschiedene Varianten, mit dem Standardaufbau des LEGO Mindstorms über zwei Motoren verschiedene Kurven fahren zu lassen. Letzte Woche wurden die Programme nach dem Schema des “Robot-Educator” erstellt, also Schritt für Schritt einfach aus der Anleitung übernommen. Nun sollen Manipulationen in Programmen ohne Anleitungen vorgenommen werden. Als nächsten Schritt werden wir uns dann vor den Ferien mit Sensoren beschäftigen.

Ein Gruppenergebnis der Doppelstunde letzte Woche

Die Aufgabe mit Material im Commsy-Raum

Materialien zur Doppelstunde (Arbeitsblatt und rbt-Datei)linksrechts-morisse 

Feb 112012
 

Einer meiner Wahlpflicht-Kurse beschäftigt sich im Lego Labor unserer Schule mit dem Thema Robotik. Hierzu hatte ich als Einstieg eine kurze schriftliche Einzelarbeit geplant “Was ist ein Roboter?”. Die Ergebnisse der Schüler/innen auf DIN A5 Zetteln habe ich als Galerie von jedem/jeder Schüler/in einzeln aufhängen und vorstellen lassen, was den ganzen Einstieg leider in die Länge zog. Einige der Beiträge der Schüler/innen waren ziemlich schlicht: “Ein Ding aus Metall” oder “Ein Objekt was elektrisch betrieben wird” aber auch schon weitergehender wie “Ist eine Maschine die uns den Alltag erleichtern soll wie beim Autobau…” oder “Eine Maschine übernimmt das was Menschen nicht können oder tragen können. Sie arbeiten schneller und übernehmen die Arbeit im Alltag und Beruf”. Daraufhin habe ich einige Definitionen per Beamer angeworfen und kurz und knapp Stichworte, die Roboter charakterisieren unterstrichten. Eine kurze, griffige Definition habe ich so direkt nicht gefunden, vielmehr gehen die Definitionen auseinader. Wichtige Aspekte waren mir: Steuerung durch Programme und Sensoren und selbstständige Ausführung von Aufgaben.

Anschließend verteilte ich die Roboter und ließ alle Schüler/innen unterschreiben, dass sie ihren Roboter vollständig erhalten haben, um deutlich zu machen, dass es sich um ein wertvolles Gerät handelt, mit dem sehr sorgfältig umgegangen werden muß. Die erste Aufgabe gab ich per Beamerbild vor, programmiert wurde in dieser ersten Phase direkt über das Display des NXT:

Im Folgenden noch einmal mein vollständiges Konzept für die erste Doppelstunde, Ergebnisse hatten wir diese Stunde noch nicht dokumentiert.

Konzept 8.Klasse Robotik

9:50 Uhr 
„Was ist ein Roboter?“ (am Smartboard anschreiben)
– farbige A6 Karten verteilen, alle sollen eine Antwort aufschreiben (evtl. Stifte verteilen)
– 5 min Einzelarbeit, danach einsammeln, mit Tesa­Krepp an Schrankwand heften, zusammenstellen und Überleitung
– Definitionen an Smartboard öffnen und vorlesen lassen (defro.pdf) wichtige Stellen markieren 
  (Steuerung, frei programmierbar)

10:10 Uhr
Filmclips: Roboter im Einsatz (insges. 10 min) 
http://www.youtube.com/watch?v=TH_h87J8TZ8&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=8osyiVoiOHY&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=_migLQ802Go 
10:25 Uhr
„Lego Mindstorms“ (am Smartboard schreiben und Bild öffnen)
Regeln zum Arbeiten mit den Robotern (vorlesen lassen)
– Herr Morisse führt Protokoll, welche Gruppe welche Roboter benutzt hat und die Gruppe ist dafür verantwortlich, 
  dass der Roboter heile und vollständig zurückgegeben wird
– Wenn etwas defekt ist oder fehlt, sofort melden

PAUSE

Aufgabe an Smartboard (erstes­Programm.pdf), Roboter austeilen (Programmieren am Roboter, Motorsteuerungen) 

11:15 Uhr
Roboter einsammeln, protokollieren und UG über Aufgaben (was hat geklappt, was gab es für Schwierigkeiten)

Hinweis: Nächste Woche mit Netbooks programmieren

 

Jan 122012
 

Am Donnerstag, den 15.12. habe ich unsere Unterrichtsplanung für die 9.Klasse im Themenbereich Robotik umgesetzt und wurde von meiner Fachseminarleitung und den Mitgliedern meiner Kleingruppe im Fachseminar Informatik hospitiert.
Ich habe die ersten drei Stunden unterrichtet, nachdem ich die Woche zuvor bereits 5 Stunden am Donnerstag im Kurs unterrichtet hatte. In den ersten beiden Stunden ging es um die Leitfrage “Wie orientiert sich eine Roboter?”, im zweiten Teil in der dritten und vierten Stunde um das Problem “Orientierung eines Roboters im Labyrinth“. Continue reading »

Dec 082011
 

Nachdem ich die Doppelstunde zum Einsatz von Robotern abgeschlossen habe, habe ich drei Schulstunden lang das Thema “Algorithmen umgangssprachlich formulieren und Struktogramme” unterrichtet.Today, i teached in informatics structures of algorithms and modelling of software. It was quite abstract as pupil are not used to first write down in their own words what the machine should do when their programm is running.

First i showed them a ready programm in LEGO graphical software, which they should describe written in their own words. After that they should implement a given algorithm, which i gave them in written words. I finished the lessons with introducing structured charts, which worked quite fine as it was easy to implement for the pupil with given strcutured charts. Continue reading »

Nov 272011
 
der Parcour des Wettbewerbes (eigenes Bild)

Schon seit einigen Wochen beobachte und unterstütze ich die 9.Profilklasse der Richard-Linde-Weg Stadtteilschule, die sich in dieser Zeit mit unseren Lego-Mindstorms Robotern auf die “First Lego League” vorbereitet hatten. Gestern fand nun die Hamburger “First Lego League” in der Wichernschule am Rauhen Haus statt.

Ich nahm als Jury-Mitglied teil und war den Tag über gut beschäftigt, konnte aber auch einige sehr interessante Konstruktionen und Ideen für den Informatik-Unterricht mitnehmen. Die Schüler/innen waren mit Engagement und Interesse bei der Sache und auch das Arbeiten im Team sowie in stressigen Situationen mit Zeitbegrenzung war durch den Wettbewerb praxisnah erlebbar.

Ich hab ein paar Kommentare unter Twitter veröffentlicht, auch um das mit dem Smartphone, mit dem ich gerade experimentiere, zu testen. Das ist auch einer der Gründe, warum ich erst jetzt schreibe, da die Übertragung der Fotos vom Handy auf den Linux-Rechner noch nicht ganz so geklappt hat (die Bluetooth-Einrichtung war nicht erfolgreich bisher).

Ich bin schon gespannt auf die Resonanzen unserer Schüler/innen nächste Woche.

unsere Vorbereitungen im Lego Labor an der Schule (eigenes Bild)

unsere Vorbereitungen im Lego Labor an der Schule (eigenes Bild)


 

der Parcour des Wettbewerbes (eigenes Bild)

der Parcour des Wettbewerbes (eigenes Bild)


 

die Begrüßung durch den Sprecher der SH-HILL als Veranstalterin (eigenes Bild)

die Begrüßung durch den Sprecher der SH-HILL als Veranstalterin (eigenes Bild)


 

ein Teil der Jury-Unterlagen und der Spielplan (eigenes Bild)

ein Teil der Jury-Unterlagen und der Spielplan (eigenes Bild)