Einblicke ins Stipendium

senseBox:edu

Bei dem Kolloquium am 29.04.2019 drehte sich alles rund um die senseBox:edu und die Stipendiaten der Hopp Foundation entwickelten mit dem Elektronikbausatz eigene mobile Messstationen.

Bei dem für Schulen, Universitäten und Bildungseinrichtungen, konzipierte Elektronikbausatz senseBox:edu steht das Experimentieren und Programmieren unter Einsatz von Sensoren im Vordergrund. Neben einer programmierbaren Open-Source Mikrocontrollereinheit, die auf der Arduino Plattform basiert, werden Sensoren, Bauteile zur Übertragung von Daten ins Internet und weiteres Zubehör mitgeliefert. Mit der senseBox:edu können Grundlagen der Informatik an realen Problemstellungen aus dem gesamten MINT-Bereich erlernt werden.

Eigene stationäre und mobile Messgeräte/-stationen können mit wenig Aufwand und ohne zusätzliche Material gebaut und programmiert werden. Sensoren für die Messung von verschiedenen Umweltphänomenen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Beleuchtungsstärke, UV-Strahlung, Lautstärke, Distanzen (per Ultraschall- und Lichtsensor) sowie Neigung und Ausrichtung ermöglichen ein kreatives Arbeiten an einer Vielzahl von Fragestellungen. Gemessene Werte können über ein WiFi-Modul auf eine Webplattform für offene Sensordaten, die openSenseMap, übertragen werden.

Neben einem theoretischen Teil wurde in dem Kolloquium eine eigene senseBox aufgebaut und mit selbst geschriebenen Programmen zur Messwerterfassung von Umweltfaktoren eingesetzt. Nach einer Einführung in Physical Computing und der generellen Vorstellung der senseBox durch die Referenten beschäftigten sich die Lehramtsstudenten zunächst mit der visuellen Programmierumgebung. Im praktischen Teil des Workshops beschäftigten sich die Stipendiaten in Kleingruppen mit verschiedenen Sensoren: Hierbei wurden u.a. LEDs getestet, akkustische Schalter gebaut und mit dem Piezo Abstände hörbar gemacht. Nachdem die Studenten die openSenseMap und ArcGIS-Online kennengerlernt haben, entwickelten sie in Kleingruppen eigene mobile Messstationen, bei welchen unter anderem der GPS Sensor eingesetzt wurde. Die hierbei gesammelten Daten wurden ausgewertet und in Excel dargestellt.

Spannende Projekte rund um die senseBox finden Sie hier.

Digitale Ethik

Im Rahmen des Stipendiatenprogramms fand am 01. Dezember 2018 das diesjährige Weihnachts-Kolloquium der Hopp Foundation statt. Neben den Stipendiaten wurden interessierte Schulleiter und Fachlehrer der Kooperationsschulen der Hopp Foundation geladen. In einem rund einstündigen Vortrag führte Herr Prof. Dr. Zöllner die gut 80 Teilnehmer in die Digitale Ethik und die Digitalökonomie ein. Besondere Augenmerke waren ihm die Aspekte Daten- und Persönlichkeitsschutz im Zeitalter von Big Data und wie man in seinem Alltag Konzepte der Ethik erproben kann. Prof. Dr. Zöllner machte deutlich, dass viele Menschen die neuen digitalen Geschäftsmodelle, von denen sie in ihrem Alltag umgeben sind, schlichtweg nicht kennen oder nicht wahrhaben wollen. Die Firma Facebook Inc. (mit ihren Plattformen Facebook, WhatsApp und Instagram) und die Holding Alphabet (mit Google Search, Google Maps, Google Docs, YouTube u.v.m.) sind typische Vertreter der Digitalökonomie, die enorm viele Daten ihrer Kunden sammeln, speichern und vorrangig für den Absatz von Werbekontakten verwenden bzw. weiterverkaufen. Doch wies Prof. Dr. Zöllner auch darauf hin, dass nicht nur die ethische Orientierung dieser Firmen zu hinterfragen ist, sondern ebenso die Haltung vieler Menschen, ihre Daten mit großer Freude und in allgemeiner Freiwilligkeit zu teilen - Daten, die längst das "neue Öl" oder zumindest der "Schmierstoff" für die digitale Wirtschaft sind.

Zugegebenermaßen bieten uns die scheinbar kostenlosen Dienste, die Nutzer zum Tausch für ihre Daten bekommen, viel Freude und Bequemlichkeit. Doch könnte uns diese Bequemlichkeit auch einlullen. Anhand zahlreicher Beispiele aus dem Alltag legte Prof. Dr. Zöllner dar, wie die Digitale Ethik Menschen dabei helfen kann, für sich den Weg zu angemessenen, richtigen Entscheidungen für (oder auch gegen) die Nutzung digitaler Anwendungen zu finden. Menschen müssten aber auch lernen, diese Entscheidungen informiert treffen zu können und dann mit den Folgen zu leben. Leicht sei dies nicht, so Zöllner.

Informatik Klasse 7

Kern des Summer Camps war die Auseinandersetzung der Stipendiaten mit dem baden-württembergischen Bildungsplan Informatik Klasse 7. In Kleingruppen erarbeiteten die zukünftigen Informatik-Lehrer Unterrichtskonzepte für die Kompetenzfelder „Rechner und Netze“ sowie „Informationsgesellschaft und Datensicherheit“. Dabei kamen u.a. mit Sachmitteln wie den programmierbaren strawbees zum Einsatz.

Zur Entwicklung der Unterrichtskonzepte wurde die Methode Design Thinking eingesetzt, ein Innovationsansatz um komplexe Probleme und Aufgabenstellungen zu lösen und hierfür innovative Ideen zu entwickeln. Grundprinzip des Design Thinking ist es, aus der Nutzerperspektive (in dem Fall Informatiklehrer und Schüler der 7. Klasse) heraus zu denken und in einem iterativen Prozess Lösungen immer wieder an den eigentlichen Nutzerbedürfnissen anzupassen. So gab es für die Studenten die Möglichkeit, ihre Ideen und Konzepte direkt an den Schülern des Lessings-Gymnasiums in Uelzen zu testen.

Die 5 Tage wurden die Stipendiaten von Mirek Hančl (Informatiklehrer am Lessing-Gymnasium Uelzen) und den Design Thinking-Experten der Beratungsagentur INNOKI begleitet und gecoacht.

Die Unterrichtskonzepte werden zur Zeit von den Stipendiaten überarbeitet und erneut getestet, so dass diese dann spätestens im Sommer 2019 über die Online-Plattform der Hopp Foundation als OER allen interessierten Lehrern zur Verfügung gestellt werden können.

Informatik trifft Upcycling

Informatik trifft Upcycling

Am 03.03.2018 waren Basti und Luise von Tetrapix bei uns und haben unseren Stipendiaten gezeigt, wie kreativ alte Tetrapacks im Schulunterricht eingesetzt werden können. Nach kurzen Einblicken in die Makerszene zeigten die Beiden, welche Werkzeuge sie aus der Design- und Kreativwelt einsetzen, um Schülerinnen und Schüler in die aufregende Welt der Hacker*innen einzuführen. Spielerisch lernen Kinder dabei aus Tetrapacks und Lichterketten unterschiedliche Bildschirme zu bauen und unter Anleitung zu selbstständigen Programmierer*innen zu werden. Aus jedem Tetrapack wird ein Pixel gebaut. Mit Hilfe der blockbasierten Programmiersprache Ardublock wird festgelegt, welche LEDs leuchten. So können die Kinder eigene Spiele, Animationen und Laufschriften auf dem selbstgebauten Display entwickeln.

Anhand des „Bodyprogramming“ lernten die Stipendiaten sich gegenseitig „am eigenen Leib“ zu programmieren und erfuhren, wie die Grundlogik des Programmierens spielerisch an Kinder vermittelt werden kann.

Ausgerüstet mit alten Tetrapacks, Lichterketten und einem Mikrocontroller hatten die Studenten in der zweiten Workshop-Hälfte die Aufgabe in Teams eine Unterrichtseinheit für Schüler ab Klassenstufe 5 zu entwickeln.

Ob im Informatikunterricht, in Kunst oder in anderen Schulfächern: Die Tetrakits, bestehend aus den notwendigen Materialien und einer genauen (Bau-)Anleitung, sind altersgerecht gestaltet und können ab Klasse 3 im schulischen Kontext eingesetzt werden.

Mimik und Körpersprache

Mehrmals im Jahr treffen sich unsere Stipendiaten im Rahmen von Kolloquien und Workshops, um Themen und interessante Inhalte für ihren späteren Lehrberuf kennenzulernen. Im Jahr 2018 ging es erneut um das Thema "Mimik und Körpersprache".

Warum sollten Hände, Mund und Augen immer sichtbar sein? Wofür ist der Neocortex zuständig? Was sind Beta-Typen und warum sollte man sich diese als Verbündete im Unterricht mit ins Boot holen? Dies und vieles mehr erfuhren und erlebten unsere Stipendiaten auf dem Kolloquium zum Thema "Mimik und Körpersprache". Eingeladen dazu war der Körpersprache-Experte Stefan Verra. Verras Vorträge und Shows begeistern jährlich zehntausende Teilnehmer weltweit. Er ist erfolgreicher Buchautor und Dozent an mehreren Universitäten. Durch seine ausgeprägte Beobachtungsgabe und sein feines Auge fürs Detail analysiert er Körpersprache auf sehr unterhaltsame und lehrreiche Art.

Mit Selbstironie brachte Verra unsere Stipendiaten zum Lachen, aber auch zum Nachdenken über sich selbst und die eigene Wirkungskraft. Der erste Eindruck zählt: beim ersten Schritt ins Klassenzimmer, bei der Partnersuche oder in der Politik. Dabei sind die ersten 250 Millisekunden entscheidend. Verra zeigte den Studenten nicht nur, wie man in dieser Bruchsekunde gewinnend auftritt, er gab ihnen auch viele weitere praktische Tipps für den Lehreralltag.

Nach dem 5-stündigen, sehr kurzweiligen Vortrag von Verra waren sich alle Stipendiaten einig: Man sollte immer authentisch bleiben, gleichzeitig sich selbst aber nicht immer zu ernst nehmen UND "großer Ausdruck hinterlässt großen Eindruck".

Calliope mini

Mit dem Einplatinencomputer Calliope mini, der speziell für den Bildungsbereich entwickelt wurde, beschäftigten sich die Stipendiaten der Hopp Foundation am 18.11.2017. Mirek Hančl, Referent des 1-tägigen Workshops, zeigte den zukünftigen Informatiklehrern zunächst die Möglichkeiten des Calliopes.

Aufgrund bereits vorhandener Sensoren und Aktoren, entfällt beim Calliope mini lästiges Verdrahten von Hardwarekomponenten. Unter anderem lassen sich Bewegungen, Temperatur und Helligkeit messen und auf einer 25er-LED-Matrix oder RGB-LED ausgeben. Durch standardisierte Anschlüsse können Motoren oder Grove Sensoren angeschlossen werden, die über 50 verschiedene Messanwendungen ermöglichen. Per Bluetooth ist eine Kommunikation des Mikroprozessors mit anderen Calliope minis oder Smartphones möglich. Über einen Browser ist eine visuelle Programmierung möglich, per App können selbst erstellte Programme kabellos auf den Minicomputer übertragen werden.

Bereits nach dem ersten Kennenlernen und Ausprobieren des Minicomputers begannen die Stipendiaten in Kleingruppen mit der Erarbeitung erster Ideen für ein Unterrichtskonzept zum fächerübergreifenden Einsatz des Calliope mini. Nach dem Motto „Informatik trifft…“ werden die Stipendiaten Unterrichtsmaterialien zu den Fächern Mathematik, NwT, Physik, Biologie und Englisch entwickeln. Diese werden nach Fertigstellung auf dem Marktplatz der Hopp Foundation zum Download zur Verfügung gestellt.

Auch am 24.11., dem letzten Kolloquium im Jahr 2017, drehte sich alles rund um den Calliope mini. Zu der Veranstaltung hatte die Hopp Foundation neben den Stipendiaten auch interessierte Schulleiter und Fachlehrer ihrer Kooperationsschulen geladen. Insgesamt 85 Teilnehmer erlebten einen inspirierenden und praxisnahen Vortrag von Stephan Noller, Mitentwickler und Mitbegründer der Calliope gGmbH. Aus lernpsychologischer Perspektive erläuterte Herr Noller das Thema „Warum Kinder schon in jungen Jahren programmieren lernen sollten“ und zeigte anhand vieler Praxisbeispiele rund um den Calliope mini, wie man Kinder bereits ab dem Grundschulalter die spannende, kreative, vielseitige Welt der Informatik altersgerecht und mit Hilfe von geeigneter Hard- und Software wohlüberlegt entdecken lassen kann.

Internet of Things (IoT)

HoppITs become Hopp-IoTs

Ein Erdfeuchtigkeitssensor für Pflanzen, der den Besitzer bei Trockenheit über eine LED-Anzeige informiert, ein Temperaturregler für den Wohnbereich, der bei zu hoher Temperatur ein virtuelles Fenster öffnet oder eine Mausfalle, die im Erfolgsfall eine E-Mail versendet - was haben diese Objekte mit dem „Internet der Dinge“ („Internet of Things“) zu tun?

Mit dieser Fragestellung beschäftigen sich die Stipendiaten der Hopp Foundation gemeinsam mit den Referenten des Chaos Computer Club Mannheim beim diesjährigen Summer Camp.

Durch die Ausstattung von Objekten mit einer digitalen Identität und deren Vernetzung sind die “smart objects” in der Lage, Aufgaben ohne Eingriff von außen zu erledigen und erlauben einen hohen Grad an Automatisierung. Bei dem einwöchigen Seminar lernten die 13 Lehramtsstudierenden des Faches Informatik die Grundlagen der Heimautomatisierung kennen. Am ersten Tag setzten sich die Stipendiaten mit einer eigens für diesen Workshop vom CCC Mannheim designten Platine mit einem Mikrocontroller ESP8266 als Kernstück auseinander, die es zu löten galt. Zunächst wurde das nicht einfache SMD-Löten an einer Blinkenrocket geübt, bevor es an die eigentliche Platine für das IoT-Projekt ging. Nachdem die Studenten an Tag 2 die Programmiersprache Lua, mit welcher der ESP8266 gesteuert wird, kennengelernt haben, wurde ein eigener Lua-Code erstellt und so die Aktoren und Sensoren miteinander verknüpft. Am dritten Tag beschäftigten sich die zukünftigen Informatik-Lehrer mit Linux für den als Steuerzentrale eingesetzten Raspberry Pi, um mit diesem später mehrere Platinen steuern zu können. An Tag 4 drehte sich alles rund um die Schaltzentrale openHAB, welche auf einem RaspberryPi lief. Mit dieser Software kann eine anwenderfreundliche Steuerung der Platinen erfolgen, als auch eine Interaktion mehrerer Platinen programmiert werden. Dies wurde zunächst an einem Beispiel besprochen, bevor die Studenten mit ihren eigenen Heimautomatisierungs-Projekten starteten.

Die Ergebnisse des einwöchigen Seminars stellen die Stipendiaten am 16./17.09.2017 auf der Maker Faire in Bensheim vor.

Explain Everything

Explain Everything

Mehrmals im Jahr treffen sich unsere Stipendiaten im Rahmen von Kolloquien und Workshops, um Themen und interessante Inhalte für ihren späteren Lehrberuf kennenzulernen. Dieses Mal ging es um den Einsatz von Lernvideos als ein neues Medium im Unterricht. Mittels der App "Explain Everything" lassen sich schnell und unkompliziert kleine Video-Tutorials erstellen. LehrerInnen können damit Selbstlerneinheiten für Schüler sowohl für den Unterricht als auch für zu Hause erstellen. So lässt sich beispielsweise ein komplexer mathematischer Sachverhalt grafisch und Schritt für Schritt darstellen. Auch SchülerInnen können mit ‚Explain Everything‘ aktiv werden, indem sie eigene Präsentationen zu einem Thema erstellen, ihre Erklärungen aufzeichnen und auf diesem Wege Wissen und Inhalte für ihre Klasse oder als Lernzielkontrolle aufbereiten.

Referent Dr. Daniel Jungblut, Informatiklehrer und selbst begeisterter Lernvideo-Macher, vermittelte den Stipendiaten nicht nur theoretisches Basiswissen, sondern ließ sie auch zügig ihre eigenen Erfahrungen mit der App machen.

Bereits gegen Mittag präsentierten unsere Stipendiaten, die in 2er-Teams zusammenarbeiteten, ihre ersten Erklärvideos zu selbst gewählten Themen u.a. über Strategie und Taktik im Schach oder über die Funktionsweise weltweiter Netzwerke. Schnell erkannten die Studenten, dass mittels dieses Mediums komplexe Inhalte einfach und zielgerichtet im Unterricht vermittelt werden können. Allerdings sind bei der Erstellung auch einige Grundregeln zu beachten: Videos möglichst kurzhalten und als Einleitung 1-2 Sätze zum zentralen Inhalt des Videos wiedergeben. Kleine Fehler wie z.B. einen Versprecher kann man ruhig zulassen, da man möglichst authentisch bleiben sollte. Um die Aufmerksamkeit der Schüler zu halten, bietet es sich an, kleine Aufgaben in die Videos einzubauen oder die Schüler auf Fehlersuche gehen zu lassen.