Bausteine und Impulse zur Förderung medialer und informatischer Bildung durch das „Digital.learning.lab“ Hamburg

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Sep 162018
 

Letzten Donnerstag wurde das digital.learning.lab vom Hamburger Bildungssenator Thies Rabe auf einer großen Veranstaltung mit zahlreichen Workshops und Gesprächsrunden am Gymnasium Altona vorgestellt und die webbasierte Plattform mit Unterrichtsmaterialien, Toolbeschreibungen und Rezensionen zu externem Materialien veröffentlicht. Die Plattform zu Bildung und Digitalisierung wurde von der Technische Universität Hamburg (TUHH), der Behörde für Schule und Berufsbildung (BSB) und der Joachim Herz Stiftung entwickelt.

Startseite des digital.learning.labs, Strukturiert nach den Kompetenzen des KMK Strategiepapiers

Ich arbeite seit einem halben Jahr bei der Initiative „digitale Unterrichtsbausteine“ der BSB mit, die ein Kernelement des digital.learning.labs darstellen und habe mit einem Kollegen aus der Informatik einen unserer Bausteine in einem Workshop am Gymnasium Altona vorgestellt. Die Unterrichtsbausteine verschiedener fachlicher Schwerpunkte von Deutsch über Religion bis Mathe werden erstellt, um Impulse für die Umsetzung der Digitalstrategie der Kultusministerkonferenz in Hamburg zu setzen. Das Strategiepapier der KMK-Konferenz von 2016 bietet Orientierung, welche Schwerpunkte zu Bildung und Digitalisierung in allen Fächern aller Schulen aller Bundesländer zukünftig erwartet werden. Hierzu gibt es durchaus auch kritische Anmerkungen von Seiten der Gesellschaft für Informatik, wie in einem Vortrag auf unserer Fachtagung der SH-HILL von Prof.Dr.Torsten Brinda.
Das praktische, konkrete Arbeiten an gutem Unterricht ist motivierend und es gibt auch Gestaltungsspielraum zu Schwerpunktsetzungen. So haben wir als Zweierteam uns entschieden, zunächst Bausteine zu entwickeln, die eher grundlegende Themen der Informatik betreffen, wie sie in den Hamburger Bildungsplänen in Natur und Technik im Bereich „Daten und Informationen“ für Klasse 5 und 6 formuliert sind. So war unser erster Baustein entstanden unter der Fragestellung „Wie passen hunderte von Fotos und Videos auf einen USB-Stick?“ und zielte damit auf den Aspekt des Dagstuhl-Dreiecks „Wie funktioniert das?“.

Unser zweiter Baustein, nun öffentlich, bezieht sich ebenfalls auf Klasse 5 und 6, indem eine kleine Ampelsteuerung mit Arduino als Unterrichtsvorhaben vorgestellt wird: „Wie funktioniert eine Ampelsteuerung?“

Der dritte Baustein, der Schwerpunktthema im Workshop war und auch praktisch von Fachkolleg_innen und anderen interessierten Lehrkräften in den beiden Workshops erprobt wurden bezieht sich auf den Wahlpflichtbereich Klasse 8/9 Informatik mit „Wie funktionieren Sprachnachrichten?“, wozu wir in einer Doppelstunde natürlich nur ansatzweise Antworten erarbeiten können.

Mit der App „phyphox“ der RWTH Aachen lassen sich mit einem mobilen Endgerät Schallwellen aufzeichnen und als CSV-Daten exportieren. Diese lassen sich in einer Tabellenkalkulation analysieren und anschließend werden mit Audacity weitere Attribute von Audio-Daten unter die Lupe genommen. Soweit im Groben die Idee. Im Praxistest zeigten sich einige Potentiale der Überarbeitung, aber auch Zustimmung zur Baustein-Idee. Schön wären vor allem:

  • Audacity als App (existiert – bisher – nicht)
  • eine Rückübersetzung einer CSV-Datei als Audio-Datei / Klang, z.B. als Import in Audacity

Den vierten Baustein zu „Datenkompression“ konnten wir im Workshop nur kurz andeuten, aber vielleicht ergibt sich ja nochmal eine Gelegenheit, die Bausteine der Öffentlichkeit schmackhaft zu machen.

Pressemitteilungen und weitere Artikel zum Thema „Digital.learning.lab“:

Ankunft in Hamburg, ein kleiner Rückblick auf Ecuador und informatische Bildung

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Jul 112016
 

Nun bin ich seit einigen Wochen schon wieder in Hamburg. In meiner Schule in Ecuador sind nun Sommerferien – einige meiner Schüler/innen haben den Abschluss geschafft, andere nicht. Ansonsten bin ich noch nicht dazu gekommen, all meine digitalen wie analogen Materialien durchzustöbern nach Nützlichem fürs nächste Schuljahr, aber das mach ich dann gegen Ende der Ferien im August. Als in Deutschland Abgemeldeter müssen erst einmal alle möglichen Papiere ausgefüllt werden, zum Glück ging das mit fester Jobzusage relativ unkompliziert bisher. Die Menschen sind nicht unfreundlicher, aber gefühlt weniger interessiert und distanzierter. Alles wirkt kontrollierter und geregelter im Vergleich, was aber auch nicht nur Nachteile mit sich bringt. Auffällig für mich sind vor allem die gut ausgebauten öffentlichen Verkehrsmittel, eine größere Auswahl an Softgetränken sowie ewig lange Sommertage.

Viel Zeit für Familie und Freund/innen, ein erster Besuch in meiner neuen Schule, einem Gymnasium in Hamburg-Wandsbek und ein paar Eindrücke von der schulischen Situation in Hamburg auf dem heutigen MINT-Forum sind einige Themen, die mich gerade beschäftigen. Continue reading »

SH-HILL Fachtagung 2012 der GI-Gruppe in Hamburg

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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

Informatik-Treffpunkt „Mikrocontroller, mobile Webseiten, QR-Codes“

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Feb 142012
 

Gestern abend war ich beim Hamburger Informatik-Treffpunkt Sek1, der halbjährlich über das LI als Fortbildung für Informatik-Lehrer/innen angeboten wird. Wir haben uns an der Stadtteilschule Eppendorf getroffen und nach einer Informationsphase mit ausführlichen Linklisten und Praxisberichten (siehe Informatik-Wiki) haben wir selbst auch etwas mit den Arduino-Boards experimentieren können.

Photo by the Arduino Team

Die Mikrocontroller lassen sich über verschiedene Programmieroberflächen steuern, u.a. gibt es auch ein auf Scratch aufbauendes Grafiksystem „S4A„. Zudem gibt es eine Quellcode-basierte Umgebung, in der in einer C Variante programmiert werden kann, sowie eine grafische Umgebung arduBlock, die die Bausteine direkt in diese C Variante umwandelt.

erste Schritte mit ArduBlock

Die Quellcode-Programmierung in der C-Variante mit PIN-Angabe und HIGH / LOW Signalen

Ich habe ein paar einfache Steuerungen laufen lassen und übertragen und denke, dass ein gründliches Arbeiten sehr wichtig ist, um Ergebnisse zu erzielen, dann aber auch Potential in den open-source Hardware Ansätzen liegt, erste Vorstellungen von Mikrocontrollern zu bekommen. Es wäre vorstellbar, aufbauend auf einen Einstieg in die Robotik mit den Mikrocontrollern mehr über das Innenleben von Rechnern zu lernen und einen Einstieg in Steuerungskonzepte im ingenieurwissenschaftlichen und elektrotechnischen Bereich zu ermöglichen. Oder auch Projektarbeit mit besonders interessierten Schüler/innen umzusetzen, die sich selbstständig mit einfachen Schaltungen und Steuerungen beschäftigen können, dies aber beliebig vertiefen können. Erste Erfolge, z.B. eine blinkende LED sind bereits nach einigen Minuten Beschäftigung möglich. Wichtig wäre hier im Unterrichtskontext, Experimentieren mit Analyse und Dokumentation zu vernetzen, um nicht reine Programmierfähigkeiten zu schulen, sondern erste Vorstellungen von den Möglichkeiten digitaler Informationsverarbeitung auf hardware-naher Ebene zu erlangen.

Die Roboter für den Selbstbau von PICAXE habe ich nicht näher in der Praxis untersucht, allerdings sind sie günstiger als die LEGO Mindstorms und vielleicht ebenfalls eine interessante Ergänzung zum Transfair der Konzepte, die sich mit einem Mindstorms lernen lassen. Die Themen „mobile Webseiten“ sowie „QR-Codes“ haben wir nur kurz gestrichen, allerdings ist das erstellen Handy-Anzeige-tauglicher Webseiten sicher eine sinnvolle und lebensnahe Erweiterung der Unterrichtsinhalte zu Webseiten-Gestaltung mit HTML und CSS. Der Einsatz von QR-Codes im Informatik-Unterricht ist mir noch nicht ganz klar, aber interessant, dass uns auch zu diesem Thema umfangreiche Links mitgegeben wurden:

Viele weitere Links, u.a. auch zu Handbüchern und Bezugsquellen für Hardware und Funktionsbeschreibungen sowie Unterrichtsmaterialien finden sich im Wiki zum Treffpunkt-Termin und im Commsy-Raum „LIF – Informatik in der Sek1“ von Jens Stolze.