6.1 “Bedienung aus der Ferne”

Bedienung aus der Ferne

Intention

Die Schülerinnen und Schüler erweitern Ihre Kenntnisse zur Schaltzentrake auf Fernbedienungen und Fernauslösungen.

Lernausgangslage

Kenntnisse aus den Unterrichtssequenzen 1-5
- Smart Home mit den 3 Komponenten “schön und bequem, sicher, sparsam” (Sequenz 1)
- Coden
  - Editor, Account und eigene Dateien speichern/öffnen (Sequenz 2)
  - Code auf den Calliope mini übertragen (Sequenz 3)
  - Ausgabebefehle für die 4 Aktoren: Aktion → Zeige Text/Zeichen, zeige Bild, Schalte LED an, Spiele ganze Note (Sequenz 3)
  - Befehls-Sequenzen (Sequenz 4)
  - Sensoren (Sequenz 5)
  - Mehrere Sensoren (Sequenz 6)

Anknüpfen an die Lebenswirklichkeit:
- Steuerzentralen, die ein Gerät aus der Ferne ein ansteuern.
  - Schülerinnen und Schüler, die Fernbedienungen kennen (Stehlampen, Dimmer, Heizungssteuerung, Alarmanlage oder drahtlose Steuerungen: Fernseher, Modellauto, Drohne, Smarthome-Handysteuerung,…)
- Direkte Messungen aus der Ferne in realen Situationen, wie hier bei einer zu gießenden Topfpflanze.
  - Schülerinnen und Schüler, die digitale (und auch ältere analoge) Messgeräte kennen: Entfernungssensor, Taster an einer Ampel, Temperatur, Entfernungsmesser, Gewicht, Zeit, Luftdruck,)
  - Schülerinnen und Schüler, die direktgesteuerte und aus der Ferne gesteuerte Messgeräte unterscheiden
  - Schülerinnen und Schüler, die digitale und analoge Messgräte unterscheiden

Inhalt der Sequenz

Anknüpfend an den Einsatz der Pins als Sensoren werden diese nun mit Drähten verlängert und durch Kontaktverbindung aus der Ferne ausgelöst.

1. Inhaltliche Einbindung an das Smart Home

Übung 1:

Im alltagspraktischen Gebrauch macht es meistens Sinn, dass die Sensoren sich nicht direkt am Endgerät, sondern sich in einer Steuerzentrale oder an passenden Stellen im oder am Haus befinden.
Durch das Betreten eines Kontakts am Gartentor kann den Bewohnern angezeigt werden, dass sich jemand das Grundstück betreten möchte.

Übung 2:

der Calliope mini kann auch direkt eingesetzt werden, ohne Einbindung in eine Modelllandschaft. So kann z.B. eine Pflanzen-Gießanzeige gefertigt werden, indem die Verlängerungsdrähte durch Feuchtigkeit miteinander in Kontakt gebracht werden.
Die Unterrichtssequenz “Bedienung aus der Ferne” gehört mit den vorliegenden Beispielen zu den Aspekten “sicher (Übung 1) und sparsam (Übung 2) ” eines Smart Home. In den kreativen Varianten kann auch der Aspekt “bequem” Anwendung finden.

2. Coding

Es werden als Sensoren die Pins genutzt. Der Code setzt beim Betätigen eines PINs eine einfache Rot-Grün-Anzeige in Gang.
Übung 1: Rot zeigt an, dass sich niemand vor dem Gartentor befindet. Grün zeigt an, dass jemand das Grundstück betreten will.
Übung 2: Rot zeigt an, dass die Pflanze Wasser benötigt. Grün zeigt an, dass sie genügend Feuchtigkeit hat.
Variante: Um beim Calliope mini Strom zu sparen, kann man auf die rote Anzeige verzichten.

Kerninhalte

Sensoren:

4 Pins: 0, 1, 2, 3, mit Drähten verlängert

Kategorien und Blöcke im Editor:

Sensoren → PIN 1 (0,2,3) gedrückt?
Kontrolle → Wenn...mache, sonst
Kontrolle → Wiederhole unendlich oft
optional zum Verwenden mehrerer Sensoren:
- Kontrolle → Wenn...mache + sonst wenn...mache

Der Code

Beispielcode 1

Beispielcode 2 (Variante zum Stromsparen)

Erläuterungen zu den Codes

Falls man einen Alternativbefehl ohne Sensor mitprogrammieren möchte, verwendet man den Block wenn...mache sonst.
Mit dem Anklicken des Pluszeichens wird der Bock jeweils um eine weitere sonst wenn...mache - Klammer erweitert, so dass man insgesamt 4 PINs in den Code integrieren kann.

Kreative Variationen:

Die Kinder können...
- das Bedienfeld in vielen inhaltlichen Zusammenhängen aus der Ferne bedienen und entsprechende Codes schreiben. (Ankündigungen, Alarme, automatisierte Küchenmaschinen, Heizung, …)
- Die Anzeige für den Feuchtigkeitsmesser kann ausgeschmückt erfolgen, indem man der LED-Anzeige Bilder und Töne hinzufügt.

3. Modellgestaltung, Einsatz des Calliope mini

Analog zu Sequenz 5 und Sequenz 6 wird der Grundriss eines Hauses schematisch abstrakt dargestellt. Der Eingangsbereich ist besonders hervorgehoben. Hier kann der Calliope mini auf einer beliebigen Stelle abgelegt und für die Übung genutzt werden. Im Haus und auf dem Grundstück werden Drähte verlegt. Für den Kontaktschluss bieten sich als Taster entweder selbstgebaute Konstruktionen aus Tonkarton oder Wäscheklammern an.
Für die Pflanzenbewässerung wird ein realer Blumentopf mit einer Pflanze verwendet.

Mögliche Vorgehensweisen

Einstieg

Einstieg im Gesprach:

Rückblick: 4 PINs als Sensoren (PIN 0,1,2,3)
Erzählen der Rahmengeschichte
Erläuterung der Ziele
- Die 4 PINS in mit Drähten verlängerter Form verwenden.
  - In einer Modellsimulation im Smart Home
  - An einem Blumentopf als realen Gegenstand

Rahmengeschichte Sequenz 6.1

Calina hat eine Idee: Man kann die PIN-Kontakte doch einfach mit Drähten verlängern. So ist der Calliope mini auch aus der Ferne zu bedienen. Sie freut sich schon darauf, im Smart Home Kabel zu verlegen. Als erstes verlegt sie einen Kontakt zum Gartentor. So kann sie sofort erkennen, wenn jemand das Grundstück betritt. Am Ende hat sie fast das ganze Haus verkabelt. Während sie so nachdenkt, sieht sie auf die traurig aussehende Pflanze auf dem Fensterbrett. “Das ist es!”, ruft sie plötzlich, “Wasser ist doch ein Stromleiter, das können wir für einen echt funktionierenden Feuchtigkeitsmesser nutzen!” Jope findet die die Idee richtig gut. Er hat sofort viele Ideen, die Feuchtigkeitsanzeige mit der RGB-LED, dem LED-Feld und Tönen auszugestalten.

Kategorien für die Erarbeitung (Sequenz 3 - 8)

Die Erarbeitungsphase lässt sich in 3 Kategorien gliedern, welche jeweils verschiedene Bausteine enthalten. Die Reihenfolge und Schwerpunktsetzung sollten zunehmend von Unterrichtsstunde zu Unterrichtsstunde wechseln, um den Ausgangspunkt der Planung zu variieren und somit das komplexe Verwoben Sein aller dem Coden innewohnenden Aspekte und Zugangsweisen zu verdeutlichen und handhabbar zu machen.

Erarbeitung 1 (Coden)

Editor, Account und ggf. begonnenen Code öffnen
Code(s) aus der aktuellen Unterrichtseinheit nachprogrammieren
Code(s) kreativ variieren / erfinden (ggf. inklusive Planungsskizze)
Code(s) fertigprogrammieren --> Code auf Calliope mini übertragen
Gesprächsaspekte
- Welche Komponenten, Befehle, Blöcke sind bereits bekannt?
- Welche Komponenten, Befehle, Blöcke sind neu?
- Was ist Besonderes zu beachten? Was funktioniert gut? Was ist nicht möglich?
- Welches sind die möglichen Varianten?
- Neue Begriffe aus der Fachsprache
- Fragen, Schwierigkeiten, bisherige Erfahrungen,...

Erarbeitung 2 (Modellbau)

Das Modell gestalten → mit Calliope mini verbinden → die Smart Home-Szene erproben
Gesprächsaspekte
- Wie spiegelt sich die Geschichte im Code?
- Womit möchte ich jemanden zur Party begrüßen? (Ton, Text, Bild, Licht)
- Welche Darstellung verursacht welche Gefühle bei Betrachter*innen? Worüber freut sie/er sich wohl am meisten?
- Wie lang soll die Festtagseinladung auf dem Board dauern?
- Wie gestalte ich das Modell des Begrüßungsschildes?
- Wie integriere ich den Calliope mini in mein Modell?

Erarbeitung 3 (Planung und Theorie)

Theoriearbeit: Planungsskizzen, Offline-Coden, Reflexionen und Erfahrungsaustausch, schriftliche Erfahrungsberichte , Modellskizzen, Lernarbeitsblätter (z.B. zu Fachbegriffen),…

Abschluss (Zwischenreflexion) (Sequenz 3 - 8)

Präsentationen

Codes
Einsatzes des Calliope mini im Modell

Austausch

Erfahrungen
Schwierigkeiten, Tipps, Fragen

Ausblick

Blick auf die nächste Unterrichtssequenz

Material aus der Erprobung

Alle Unterrichtssequenzen (Sequenz 3 - 8) werden mit demselben Material ausgestattet. Dieses besteht aus den untenstehenden Komponenten.
Mit den Modellbaumaterialien können die Schülerinnen und Schüler alle Modelle gestalterisch umsetzen und auf dem vorgegebenen Grundriss platzieren.
Die Modellbaumaterialien können je nach Einbindung in andere Bereiche und Schwerpunkte des Sachunterrichts erweitert werden. (z.B. Kompetenz: Umgang mit Werkzeugen → Modelle aus Sperrholz bauen.)
Das Plakat mit dem Wortspeicher wächst sukzessive mit jeder Unterrichtseinheit. Ebenso werden die Modellbauarbeiten der Kinder mit jeder Unterrichtseinheit zunehmend fertiggestellt.

Lehrperson

PC/Notebook/Tablet, Beamer, Leinwand (oder Interaktive-Board)
mehrere Calliope mini (mit unterschiedlichen aufgespielten Programmen zur Demonstration)

Schülerinnen und Schüler

1 Calliope mini pro 2 Kinder
PC oder Tablet
- zu öffnen: www.calliope.cc, Editor open Roberta (NEPO), eigener Account, eigenes Programm
Plakate und Modelle
- Übersicht über die Unterrichtsreihe (pdf)
- Beispiele Smart Home (Fotos) A, B
- Tipps und Hinweise (sukzessive aufdeckend) (pdf), (docx)
- Wortspeicher (sukzessive mitwachsend)
Modellbaumaterial
- Modellhaus-Grundriss (pdf)
- Modellfotos (pdf)
- Schablone für den Ausschnitt (docx), (pdf)
- Materialbuffet: Tonkarton, Kleber, Schere, Stifte, Tesa Krepp, Draht, Kordel, Gummibänder, Krokodilklemmen mit Kabel,...
Modelle (Arbeitsergebnisse der Schülerinnen und Schüler (sukzessive Fertigstellung)
Schülerarbeitsblatt (für die laufende UE)

Angestrebtes Unterrichtsergebnis

Vielfältige Codes schreiben, jeweils unter Nutzung mehrerer mit Draht verlängerter PINS des Calliope mini, bestehend aus Befehlssequenzen mit allen 4 Aktoren, unter dem inhaltlichen Aspekt eines fernbedienten Bedienfeldes.
Modellhafte Nutzung des Calliope mini mit Drahtverlängerungen und entsprechendes Ausbauen des Modellhauses.
Reale Nutzung des Calliope mini, am Beispiel einer Pflanzen-Gießanzeige.