Bemerkenswert

Calliope Mini

Der Calliope Mini ist eine kleine Microcontroller Platine die für den Einsatz in der Grundschule konzipiert wurde. Ziel ist es den Kindern die Grundlagen des Programmierens näher zu bringen. Dazu wird eine sehr intuitive, grafische Programmiersprache verwendet.

UnbenanntIn diesem Blog möchte ich unsere Erfahrungen mit dem Calliope Mini im Rahmen der Computer AG an der Grundschule Heilbronn-Horkheim beschreiben. Ich hoffe es finden sich weitere Nachahmer, die helfen den Calliope an weiteren Schulen zum Einsatz zu bringen.

Einige weitere calliope Projekte habe ich außerhalb des Blogs unter „Projekte“ veröffentlicht.

Für weitere Informationen über den Calliope Mini sei die Calliope Website und natürlich dieser Blog empfohlen.

 

Viel Spaß beim Lesen des Blogs und beim selber Ausprobieren….

Ingo Dwertmann

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Die 13. Stunde: Wetterstation, Regen – Teil 2

Niederschlag2Nachdem wir in der letzten Stunde fleißig einen Auffangbehälter gebaut haben  wollen wir in dieser Stunde die zugehörige Programmierung angehen.

Dazu holen wir unseren Becher raus und überlegen noch mal was wir messen wollen.

Der längste Alustreifen ist immer im Wasser und soll unser Minuspol sein. Dieser wird mit der Minus Ecke des Calliope verbunden. Die anderen Streifen der Länge nach mit den Ecken 0,1 und 2. Diese Ecken sind jeweils ein Pluspol und so kann das Wasser einen Stromkreis nach dem anderen schließen.

Capture

Steigt nun das Wasser wird zuerst der Streifen 0, dann der Streifen 0 und 1 und zuletzt der Streifen 0, 1 und 2 mit dem Minuspol über das Wasser verbunden.

In der Programmiersprache sind die Ecken als Pin0, Pin1 und Pin2 zu finden. Bei geschlossenem Stromkreis ist dann z.B. der „Pin0 gedrückt“.

Der Calliope soll nun auf dem LED Display den Füllstand anzeigen. Je voller desto mehr LEDs sollen leuchten.  Das brauchen wir eine „Wenn, ansonsten-wenn, ansonsten-wenn, ansonsten“ Abfrage. Das könnte dann so aussehen:

Bevor dann Wasser ins Spiel kommt empfiehlt sich ein Trockenlauf. Dazu kann man mit einem Kabel die Streifen verbinden und so die Programmierung testen.

Viele schöner und detaillierter ist das Ganze in den Code-your.life Unterlagen zu finden…

Regen Teil 2  Code-your.life
Anhand der Becher das Prinzip verdeutlichen. Hilfestellung bei Programmierung geben. Wenn ansonsten wenn,… an die Tafel schreiben. 15
Programmieren in Gruppen. 20
Experimentieren mit Trockenlauf und Wasser 10

 

Nicht vergessen: Wasser in einer Wasserflasche, Strohhalme zum wieder Austrinken und ein paar Lappen.  😉

Die 12. Stunde: Wetterstation – Regen Teil 1

Niederschlag

Nach einem kurzen Exkurs in die Welt der Variablen wollen wir nun wieder zur Wetterstation zurück kommen. Dabei  stützen wir und wieder auf die Code-your-Life Unterlagen für eine Wetterstation.

Dieses Mal beschäftigen wir und mit der Messung von Niederschlagsmengen. Zur Motivation habe ich ein fertiges Model mitgebracht und zeige es am Anfang der Stunde….

Zuerst einmal haben wir überlegt wie denn wohl die Niederschlagsmessung funktioniert. Hier gilt es das Prinzip eines geschlossenen Stromkreises zu verstehen. Dabei kann Strom nicht nur durch Kabel, sondern eben auch z.B. durch Wasser fließen. Dazu habe ich eine animierte Power Point Präsentation vorbereitet.

Dann müssen wir ein wenig Basteln. Dazu brauchen wir einen Plastikbecher, Alufolie, ein paar Büroklammern und jede Menge Kabel mit Krokoklemmen. Die Bastelanleitung ist in den Unterlagen für die Wetterstation enthalten. Wir haben die Alustreifen jedoch nicht geklebt, sondern einfach über dem Rand des Bechers umgeknickt und mit einer Büroklammer festgesteckt. Das hält besser. Außerdem haben wir nur vier Streifen verwendet, da wir ansonsten nicht genug Kabel für alle Gruppen hatten ;-).

Programmiert wird dann wieder in der nächsten Stunde…..

Thema  Unterlagen  Dauer
Einleitung Niederschlagsmessung. Zeigen eines fertigen Modells mit Wasser. 10
Wie funktioniert die Messung. Was ist ein Stromkreis  Stromkreis 10
Basteln des Auffangbehälters  Code-your-Life 25

 

Die 11. Stunde: Brennt im Kühlschrank das Licht?

LichtjpgWer hat sich das noch nie gefragt: Brennt im Kühlschrank eigentlich das Licht wenn man ihn zu macht? Dem wollen wir in dieser Stunde auf den Grund gehen und die Variablen zusammen mit der Lichtmessung einsetzen.

Dazu gilt es den Calliope so zu programmieren, dass er die Lichtstärke misst und dauerhaft die niedrigste und höchste gemessene Lichtstärke jeweils in einer Variable speichert.

Dazu müssen wir dauerhaft die gemessene Lichtstärke mit der Variable für die Niedrigste vergleichen. Ist die gemessene Lichtstärke kleiner als die in der Variable gespeicherte, soll die gemessene gespeichert werden. Wird ein weiteres Mal eine Kleinere gemessen, wird diese gespeichert, und so weiter. Das Selbe soll dauerhaft mit der höchsten Lichtstärke passieren. Hier wird die Lichtstärke aber nur gespeichert, wenn die gemessene höher als die gespeicherte ist. Somit wird in den beiden Variablen die über die Zeit gemessene höchste und niedrigste Lichtstärke gespeichert.

Zur Verdeutlichung des Prinzips haben wir eine animierte Power Point Präsentation verwendet, die hier zu finden ist.

Um diese darstellen zu können verwenden wir wieder die beiden Knöpfe A und B. Beim Druck auf Knopf A soll der calliope die Niedrigste gemessene Lichtstärke anzeigen, beim Druck auf Knopf B die Höchste.

Zu beachten wäre noch der Wert der beim Start in die Variablen gespeichert wird. Die Variable für den höchsten Wert sollte mit 0 beginnen, die Variable für den niedrigsten Wert mit 255. Sollen die gespeicherten Werte wieder gelöscht werden, kann einfach die kleine weiße Reset Taste am Calliope betätigen werden. Das Programm startet dann von vorne.

Das sieht dann ungefähr so aus:

Kühlschrank

Licht im Kühlschrank
Aufgabe beschreiben und vorstellen. Animierte Powerpoint verwenden um Verständnis zu erleichtern. Erst mal nur mit dem Speichern des niedrigsten Werts beginnen. PowerPoint 15
Programmieren in Gruppen. Lösungsvorschläge in Form von PXT Programmen vorbereiten und bei Bedarf über den Beamer zeigen.
Wenn eine Gruppe früh fertig ist kann der Höchste Wert auch gespeichert werden.
20
Experimentieren im Kühlschrank oder einem anderen Schrank… 10

Wir haben erst mal nur mit dem niedrigsten gemessenen Wert begonnen. Nur die Gruppen die schnell fertig waren haben dann noch den Höchsten gespeichert. Generell ist die Aufgabe recht abstarkt und war in unserem Fall nicht für alle Kinder spannend…. Das nächste Mal wird wieder mehr was zum Anfassen geboten….

 

 

Die 10. Stunde: Die Apfelkiste

apfel_designHeute wollen wir Variablen einführen. Variablen sind neben den Anweisungen Grundbestandteile der Programmierung. Sie dienen dazu Werte zu speichern und wieder zu verwenden. In der PXT Umgebung werden Sie auch als Platzhalter bezeichnet.

Um das Konzept ein zu führen starten wir mit einer einfachen Übung: Der Apfelkiste.

Die Kinder sollen eine Apfelkiste programmieren in die bei Druck auf den Knopf A ein Apfel gelegt wird und beim Druck auf den Knopf B ein Apfel entnommen wird. Die Anzahl der Äpfel in der Kiste soll dauerhaft auf dem Calliope angezeigt werden.

Die Apfelkiste wird dabei von einer Variable repräsentiert. Zu dieser  wird beim Druck auf den Knopf A eins hinzuaddiert, beim Druck auf den Knopf B eins abgezogen. Die Variable wird dauerhaft angezeigt.

Das sieht dann ungefähr so aus:Kiste_prog

Thema Unterlagen Dauer
Die Apfelkiste
Einleitung, Wiederholung der letzten Stunde 5
Aufgabe die Apfelkiste erklären, Auf Platzhalter hinweisen 10
Programmieren der Apfelkiste 15
Präsentation 15

 

 

Die 9. Stunde: Wetterstation – Licht Teil 3

In der 9 ten Stunprojekt_sonne_mond_und_sternede wollen wir uns weiter mit dem Thema Licht auseinander setzen. In den vorherigen Stunden hatten wir eine erste Lichtmessung mit dem Calliope programmiert. In dieser Stunde wollen wir die Messung verfeinern und einige Experimente machen.

Zu Beginn können die Kinder Ihre Programme aus der letzten Stunde vorstellen. Damit wiederholen wir zugleich das Thema.

Dann verfeinern wir unser Messprogramm mit einem weiteren Zustand – der halb aufgegangenen Sonne. Anschließen können die Kinder experimentieren und an unterschiedlichen Stellen die Helligkeit messen und in ein Arbeitsblatt eintragen.

Thema Unterlagen Dauer
Einleitung  1
Präsentation vom letzten Mal. Umschaltung Sonne / Mond z.B. mit der Hand abdecken 15
Erweitern der Programmierung um einen weiteren Zustand mittels „elseif“ und Darstellung einer halber Sonne 15
Experimente Arbeitsblatt Licht (Seite 23) 15

 

Anmerkung: Anders als hier beschrieben haben wir das Thema Licht nicht in drei sondern doch in zwei Unterrichtsstunden absolviert. Ich habe hier aber an der drei Teilung festgehalten, da es so sicherlich weniger stressig ist. Bei uns lief es aber recht gut, so dass wir in zwei Stunden durch gekommen sind.

 

 

Die 8. Stunde: Wetterstation – Licht Teil 2

depositphotos_68531001-stock-illustration-cute-crocodile-cartoonIn der 8 ten Stunden wollen wir mit der Wetterstation weiter machen. Nachdem wir beim letzten Mal die Helligkeitsmessung generell eingeführt haben, wollen wir nun die Messung etwas verschönern. Die Kinder sollen dazu abhängig vom gemessenen Helligkeitswert unterschiedliche Bilder auf dem Calliope anzeigen. z.B: Mond und Sonne. Dazu führen wir zwei weitere grundlegende Blöcke, den „größer-kleiner“ Operator und der „wenn-dann“ Bock, ein.

 

Thema Unterlagen Dauer
Kurze Einleitung und Wiederholung 5
OfflineCoding „Wenn Dann“. „Ansonsten Wenn dann“ noch weglassen  CodeYourLife 10
Offlinecoding „Krokodil“.  Bezug auf Wahr und Falsch herstellen 10
Programmieren kleines Beispiel mit Sonne und Mond. Speichern! 15
Präsentation ,.. Nächstes Mal.

Die 7. Stunde: Wetterstation – Licht Teil 1

SonneIn der 7 ten Stunden wollen wir mit der Wetterstation weiter machen. Dieses Mal dreht sich alles um das Licht. Mit dem Calliope wollen wir die Helligkeit messen und darstellen.

Da für die Lichtmessung und Darstellung sowohl die „wenn-dann-ansonstenwenn-dann“ als auch die „größer-kleiner“ Blöcke eingeführt werden müssen und wir den Kindern ausreichend Zeit zum Experimentieren geben wollen, haben wir uns entschieden dem Thema ganze drei Unterrichtsstunden zu widmen.

In dieser ersten Stunde wollen wir das Thema Helligkeit erst einmal einführen und ein paar Experimente machen.​

Thema Unterlagen Dauer
Einleitung Licht und Helligkeit CodeYourLife 15
Wie misst der Calliope Licht? Von 0 bis 255. Wobei 0 ganz dunkel ist. 5
Programmieren: Die Helligkeit soll dauerhaft als Zahl dargestellt werden. 10
Experimentieren. Wie Hell ist es Wo. Eintragen in Tabelle  Tabellen 15
Ausblick: Statt Zahlen Symbole. Und es kommt ein Krokodil 😉  1

Die 6. Stunde: Wetterstation – Temperatur

wetterNachdem wir uns in den vergangenen Stunden mit dem Modul der Wissensfabrik beschäftigt haben, und damit die Grundlagen der Calliope Programmierung erworben haben,  wollen wir nun mögliche Anwendungen des Calliope Mini in den Vordergrund stellen.

Wir stützen uns im Folgenden auf die Code-your-Life Unterlagen für eine Wetterstation.

thermoIn dieser Stunde dreht sich alles um die Temperatur. Wo kommen wir mit Temperatur in Verbindung, wie kann man sie messen und natürlich wie können wir den Calliope dafür verwenden….

 

Thema  Unterlagen  Dauer
Einleitung Temperatur: Was ist Temperatur, Woher bekannt. Welche Thermometer kennt ihr,.. Arbeitsblatt Temperatur 15
Aufgabe Programmieren Thermometer. Neu: Anzeige soll dauerhaft sein. Dauerhaft Schleife einführen. 10
Keine Präsentation. Statt dessen Experimente. Kühlpack?, Finger auf Prozessor, In die Sonne legen? Arbeitsblatt Temperatur 20

 

Die 5. Stunde: Hanna muss ins Krankenhaus

hanna

Die Stunde fünf wollen wir zur weiteren Vertiefung des Handlings von PXT und calliope nutzen. Inhaltlich kommt erst mal nicht hinzu. Nur gibt es dieses Mal keine klare Aufgabenstellung, sondern die Kinder sollen selber kreativ werden.

Dazu verwenden wir das Blatt4 des Calliope Moduls aus der Wissensfabrik. Hier muss der armen Hanna im Krankenhaus geholfen werden…..

Thema Unterlagen Dauer
Einleitung / Was haben wir beim letzten Mal gemacht 1
Vorlesen: Hanna muß ins Krankenhaus Wissenfabrik B8.4 5
Gemeinsam besprechen: Wie geht es Hanna, Was sind ihre Probleme? Was kann Hanna helfen. Ideen sammeln. Ggf. Anleiten:  z.B. Würfel für ein Spiel , Alarmanlage für den Teddy, JA / Nein Antworten mit Knöpfen, Fieberthermometer, Musikstück

Jedes Team eine Aufgabe

  10
Am PC Umsetzen   15
Alle Hex Files werden auf USB Stick gesammelt.  Schüler PCs aus. Jedes Team stellt erst am Beamer (Lehrer PC) und dann am Calliope vor.  Dazu alle setzen sich nach vorne. 15
Zusammenfassung / Ausblick 0