Der Calliope mini ist ein sogenannter Mikrocontroller, also eine Platine, auf der ein Mikroprozessor und weitere elektronische und mechanische Bauteile angebracht sind. Es handelt sich dabei nicht um einen vollwertigen Computer, der autonom genutzt werden kann. Für die Programmierung wird ein Computer mit Internetzugang benötigt.
Grundfunktionen
Als „Display“ dienen 25 LEDs, die in Form einer 5×5-Matrix angeordnet sind und in der Farbe Rot leuchten. Jede LED kann, je nach verwendeter Programmierumgebung, einzeln angesteuert werden. Zudem können verschiedene Helligkeitsstufen eingestellt werden. Auf dem Display können u. a. verschiedene Bilder erzeugt oder ein Text in Form einer Laufschrift ausgegeben werden.
Um mehr Farbe ins Spiel zu bringen, gibt es auch eine sogenannte RGB-LED, die sich in der Mitte unterhalb des LED-Displays befindet. RGB steht dabei für die Grundfarben Rot, Grün und Blau. Jede andere Farbe wird durch einen bestimmten Rot-, Grün- und Blau-Anteil definiert. Die einzelnen Programmierumgebungen bieten eine bestimmte Auswahl an Farben an, ermöglichen aber auch das Mischen der Farben durch die Eingabe von Zahlenwerten (0-255) für die Farben Rot, Grün und Blau.
Auf dem Calliope mini befinden sich insgesamt drei Knöpfe. Mittig links befindet sich ein blauer Knopf, der mit „A“ beschriftet ist. Mittig rechts befindet sich ein roter Knopf, der mit „B“ beschriftet ist. Die Knöpfe A und B können auf unterschiedliche Weise zur Steuerung eines Programms eingesetzt werden. Neben der Micro-USB-Buchse befindet sich ein kleinerer weißer Knopf mit der Beschriftung „RESET“. Durch Drücken des RESET-Knopfes wird ein Programm neu gestartet.
Ein Programm kann via USB-Kabel oder Bluetooth auf den Calliope mini übertragen werden. Wurde der Calliope mini über das USB-Kabel mit dem Computer verbunden, so wird dieser als Laufwerk (MINI) angezeigt.
Der Calliope mini umfasst neben einem Lautsprecher auch die folgenden Sensoren:
Die sechs goldenen Ecken des Calliope mini werden als “Pins” bezeichnet. Die oberen beiden Pins sind mit “-” (Minus) und “+” (Plus) beschriftet. Der Calliope Mini fungiert als Stromquelle. Der Minuspol sendet Mikroströme aus, auf welche die anderen vier Pins (nummeriert mit 0, 1, 2, 3) reagieren, sofern der Stromkreis über einen Leiter geschlossen wurde. Durch diese Eigenschaft können viele tolle Projekte rund um die Themen Stromkreis und Leitfähigkeit mit dem Calliope mini umgesetzt werden.
Am Calliope mini können auch weitere Bauteile und Sensoren, wie beispielsweise ein Servo-Motor, angeschlossen werden. Über Bluetooth können die „Minis“ auch untereinander Nachrichten austauschen.
Der Calliope mini kann für einen Preis von rund 35€ (Stand Oktober 2017) erworben werden. Das Starterpaket beinhaltet einen Batterieblock mit 2 Batterien (1,5 Volt, IEC-Norm LR03), ein USB-Kabel, Sticker und ein kleines Begleitheft, das die Inbetriebnahme erklärt und 4 Programme beschreibt, die am Calliope mini umgesetzt werden können.
Für die Programmierung stehen aktuell drei verschiedene Entwicklungsumgebungen zur Verfügung, welche auf der Website unter dem Menüpunkt „Editor“ gelistet sind: http://calliope.cc/editor
Dabei kommt jeweils eine visuelle Programmiersprache zum Einsatz.
Im Vergleich zu den anderen beiden Programmierumgebungen, können mit diesem Editor nur sehr einfache Programme erstellt werden, die auf verschiedene Eingaben reagieren.
Der Editor PXT von Microsoft bietet im Moment die größte Anzahl an Befehlsblöcken und Befehlskategorien an. Auch die meisten verfügbaren Lehr- und Lernmaterialien beziehen sich auf diese Entwicklungsumgebung, die, neben einer visuellen Programmiersprache, auch die Programmierung mit Java Skript unterstützt. Der Editor umfasst auch einen Calliope-mini-Simulator, der ein schnelles Testen des erstellten Programms ermöglicht.
Das Open Roberta Lab ist eine systemübergreifende Open-Source-Programmierumgebung zum Schreiben von Programmen mit der visuellen Programmiersprache NEPO. Es kann zwischen einem Standard-Befehlssatz und einen erweiterten Befehlssatz gewählt werden. Zudem steht ein Simulator zur Verfügung.
Kurzeinschätzung der Anwendbarkeit im schulischen Kontext
Zahlreiche Beispiele zeigen, dass sich der Calliope mini für den Einsatz in unterschiedlichen Schulfächern eignet: Vom Metronom über ein Wortschatzspiel bis hin zu einer Alarmanlage – bei jedem Beispiel werden grundlegende Konzepte der Programmierung vermittelt, die in einen fachlichen Kontext eingebettet sind. Lehrpersonen, die den Calliope mini im Unterricht einsetzen wollen, müssen sowohl über grundlegende Programmierkenntnisse verfügen, als auch mit dem jeweiligen Editor vertraut sein. Für das Erstellen der Programme sollte die jeweilige Einheit in einen Computerraum verlegt werden. Der Wartungsaufwand für den Calliope mini ist relativ gering, da im Grunde nur die Stromversorgung über den Batterieblock sichergestellt werden muss.
Weiterführende Links (letzter Aufruf: Oktober 2017)
Autorin
| Maria Grandl ist tätig am Institut für Interactive Systems and Data Science an der Technischen Universität Graz und dissertiert zum Thema informatische Grundbildung. Im Rahmen ihres Lehramtsstudiums mit den Fächern Informatik und Mathematik hat sie verschiedene Coding-Workshops und Computerkurse für Schülerinnen und Schüler abgehalten. Im Moment arbeitet sie u.a. an einem offenen Schulbuch für das Unterrichtsfach Informatik und setzt sich mit dem Gebiet der Bildungsinformatik auseinander. |
Die folgenden Kopiervorlagen für die zu findenden Wörter in Klassenstärke ausdrucken:
Grundlegende Programmierkenntnisse und Erfahrung im Umgang mit dem Calliope mini und dem Editor Open Roberta werden vorausgesetzt.
Zu Beginn wird den Schülerinnen und Schülern das Spiel vorgestellt: Es spielen jeweils zwei oder drei Schüler*innen gemeinsam. Mit leichtem Schütteln des Calliope wird das Programm begonnen und der Calliope gibt einen Zufallsbuchstaben aus. Gleichzeitig blinkt die Farb-LED für eine Minute, in immer kürzeren Abständen. Gegen Ablauf der Zeit ertönt auch ein Warnsignal. Die Schüler*innen müssen in dieser Minute möglichst viele Wörter aufschreiben, die mit diesem Buchstaben beginnen. Die- oder derjenige, die/der die meisten Wörter gefunden hat, gewinnt diese Runde. Wenn der Spielablauf verstanden wurde, können als Variante die Wortarten als Vorgabe benutzt werden. Ähnlich wie bei Stadt-Land-Fluss muss also für jede Wortart ein Wort, das mit dem zufällig gewählten Buchstaben beginnt, gefunden werden. Hier endet die Runde, wenn die/der Erste fertig ist.
Die Schüler*innen beginnen mit der Programmierung des Calliope. Je nach Vorwissen ist dementsprechend eine Einführung in die Programmieroberfläche und in die Benutzung des Calliope mini vonnöten. Die Konzepte Variablen, Schleifen, Listen und Zufallszahl werden für dieses Programm benötigt. Gemeinsam wird eine Lösung für die Programmierung in Form eines groben Flussdiagramms erarbeitet (siehe Abbildung 1). Danach erfolgt in Zweierteams die Programmierung über den Editor Open Roberta (Musterlösung siehe Abbildung 2). Sobald die Schüler*innen mit der Programmierung fertig sind, wird das Spiel getestet. In dieser Testphase haben die Schüler*innen noch die Möglichkeit, das Programm zu verbessern. Danach folgt eine allgemeine Spielrunde, wo die Zweierteams neu zusammengesetzt werden können.
Blindgeschichte
Vorbereitung
Die Schüler*innen brauchen Papier und Schreibutensilien.
Ablauf des Projekts/Unterrichts
Die Erarbeitung erfolgt analog zum obigen Beispiel beziehungsweise kann das Programm weiterverwendet und angepasst werden. Zunächst wird der Spielablauf wieder erklärt:
Es arbeiten jeweils zwei Schüler*innen zusammen. Beide haben einen Zettel vor sich liegen. Die Lehrperson gibt ein Anfangsszenario vor, beispielsweise: „Die Sonne schien schwach an diesem Herbstsonntag, Blätter fielen von den Bäumen. Ich wandte mich vom Fenster ab. Der Koffer stand gepackt im Flur…“ Der Calliope mini gibt einen Zufallsbuchstaben aus – mit diesem Buchstaben muss das erste Wort ihres Satzes beginnen, mit dem die Geschichte von oben weitererzählt wird. Für das Ausdenken und Aufschreiben des Satzes gibt es ein Zeitlimit (etwa 3 Minuten, hier wird der Calliope mit LED und Warnton eingesetzt) und die/der andere Schüler*in soll den Satz der/des anderen nicht sehen. Danach falten die Schüler*innen den Satz nach hinten und tauschen die Zettel. Der Calliope mini gibt wieder den nächsten Anfangsbuchstaben vor. So werden die Geschichten weitergeschrieben und nach jedem Satz getauscht. Am Schluss (beispielsweise nach 10 Sätzen) werden die Blätter entfaltet und die Geschichten vorgelesen. Die witzigsten, absurdesten oder überraschenderweise zusammenpassenden Geschichten können laut vorgelesen werden.
Storycubes
Vorbereitung
Die folgende Kopiervorlage muss je nach Thema angepasst und in Klassenstärke ausgedruckt werden:
Ablauf des Projekts/Unterrichts
Die Erarbeitung erfolgt analog zum obigen Beispiel, das Programm muss angepasst werden. Zunächst wird der Spielablauf wieder erklärt:
Auf der Kopiervorlage sind in einer Zeile Orte aufgeschrieben (die mit Zahlen nummeriert sind), in der nächsten Zeile Charaktere gezeichnet (z. B. ein Tier, eine Frau, ein alter Mann usw. – diese Zeile ist mit Buchstaben beschriftet) und in einer dritten Zeile sind Gegenstände dargestellt (diesmal mit kleinen Symbolen zur Identifizierung). Der Calliope mini gibt nun auf ein Startsignal (Button oder Schütteln) nacheinander eine zufällige Zahl, einen Buchstaben und ein Symbol aus. Aus dieser Triade von Ort, Protagonist und Gegenstand soll nun eine Geschichte geschrieben werden. Je nach Thema kann der Zettel natürlich angepasst werden, z. B. mit gruseligen Orten/Gegenständen für eine Gruselgeschichte beziehungsweise von den Schüler*innen selbst befüllt werden.
Schwierige Buchstaben wie Q, X, Y können entweder schon bei der Programmierung ausgeschlossen oder später beim Spiel ausgelassen werden (besonders bei der Variante mit Wortarten).
Abbildung 1: Flussdiagramm: Sprachspiel 1 hier herunterladen
Abbildung als PNG-Datei: Flussdiagramm: Sprachspiel 1
Abbildung als PDF: Flussdiagramm: Sprachspiel 1
Abbildung 2: Programm in Open Roberta: https://drive.google.com/open?id=0BxM8FB0vES-LYThjR1E5S00yUTA
Abbildung als PDF:Programm in Open Roberta
Der grobe Ablauf des Programms wird mit einem gemeinsamen Flussdiagramm besprochen, die konkrete Umsetzung obliegt jedoch den Schüler*innen. Hier sind unterschiedliche und möglichst kreative Lösungsansätze erlaubt und erwünscht. Durch die Phase des Testens und Überarbeitens können die Schüler*innen selbst erfahren, welche Funktionen für eine benutzerfreundliche Anwendung nötig sind. Die Schüler*innen können außerdem in weiteren Unterrichtseinheiten selbst Ideen für Spiele einbringen.
Die Schüler*innen recherchieren die Begriffe ,,beats per minute“ (bpm) und „Metronom“ und programmieren den Calliope mini als Metronom.
Die 7. Klassen übernehmen die 2 Aufgaben: (1) Durchführung eines Museumsganges und Medienparcours: Sicherheit im Internet (Postergestaltung), (2) Durchführung eines Medienkompetenztrainings in Klasse 5
YouTube-Plattform mit Finanzwissen für Jugendliche
Tablets werden im alltäglichen Englisch- und Französischunterricht der Klassen 7-12 eingesetzt und genutzt, um die diversen sprachlichen Kompetenzen zu fördern.
Mit Hilfe von pädagogisch sinnvoller Technik nicht nur im Schulunterricht Interesse für Informatik schaffen, Kreativität fördern, Möglichkeiten schaffen und gleichzeitig flexiblen Raum für eigene Ideen bieten.
