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Coding in Scratch und Python mit Lernboards von Raspbotics

Flappybird, Moohrhuhnjagd und andere Spieleklassiker – Interaktives Gamedesign kinderleicht mit dem Controllerboard umsetzen.

Idee / Ziele

Entwicklung eines Controllerboards, mit dem bereits Kinder eigene Spiele designen und dabei eine Programmiersprache erlernen.
Durch die Verwendung von Joystick, Taster, LEDs und vieler Sensoren, sollen erste Einblicke in die Welt der Technik vermittelt und ein realistisches Spielevergnügen ermöglicht werden.
Statt eines PCs soll der kostengünstige Raspberry Pi verwendet werden und das System soll erweiterbar für alle sich am Markt befindlichen Sensoren sein.
Für Fortgeschrittene sollen Boards auch in Python programmierbar sein.

Umsetzung / Ablauf

In einem Brainstorming wurde mit den SchülerInnen festgelegt, welche Sensoren und Bauteile für die Spieleentwicklung interessant wären. Die Entscheidung fiel auf Joystick, 4 Taster, Drehregler, Sensoren für Neigung, Licht und Temperatur und eine RGB Led für das Mischen aller Farben. In Python wurde eine Software-Schnittstelle programmiert, damit das Controllerboard mit dem Raspberry Pi kommunizieren kann. Nach 2 Prototypen und einer 6-monatigen Testphase (Programmierung in Scratch war bereits möglich) stellte sich heraus, dass der Raspberry Pi durch die Vielzahl an Sensoren ein zeitkritisches Abfragen aller Sensoren nicht garantieren kann.
Letzendlich wurde am Controllerboard ein Mikrocontroller verbaut, der die Verarbeitung, der sich am Controllerboard befindlichen Sensoren übernahm und dadurch den Raspberry Pi entlastet.
Im darauffolgenden Jahr wurde die Software dahingehend angepasst, dass ein komfortables Arbeiten mit dem Controllerboard möglich war (grafischer Verbindungsaufbau, automatische Kalibrierung des Neigungssensors, …).

Learnings

Da es bei diesem Projekt um eine Produktentwicklung von der Idee bis zur Verwendung im täglichen Unterricht gehandelt hat, wurden viele Entwicklungsphasen umgesetzt:
- Überlegung der gewünschten Sensoren
- Beschaffung geeigneter Bauteile
- Designen der Platine
- Testen der Prototypen
- Hardware-Fehlersuche im Team
- Testen der Software und Verbesserung

Ergebnis / Weiterentwicklung

Das Controllerboard wurde innerhalb von 3 Jahren bis zur Marktreife entwickelt und wird mittlerweile ebenfalls für Workshops an der Pädagogische Hochschule in Wien verwendet, um KollegInnen aus dem VS-, NMS- und AHS-Bereich fit für die digitale Grundbildung und Coding zu machen.

Für Fortgeschrittene wurde ebenfalls ein Lernboard entwickelt, um in der Programmiersprache Python realitätsnahe Projekte wie Alarmanlage, Zeiterfassungssystem, Parkassistenten uvm. umzusetzen.

Um die Schnittstelle zwischen handwerklichem Geschick und Coding zu bilden, wurde weiters ein Bausatz entwickelt, mit dem ein LED-Würfel selbst gelötet werden muss und anschließend in Scratch oder C programmiert werden kann.

Da diese Boards bereits in mehreren Schulen erfolgreich eingesetzt werden, wird sowohl das Sortiment weiterentwickelt (z.B. Entwicklung eines Roboterfahrzeugs) als auch der Online-Tutorialbereich inklusive eLearnings stetig ausgebaut.

Teilnehmer_innen

Mechatronikklassen der Polytechnischen Schule 18

Vorstellung Projektleiter_innen

Immer schon technisch interessiert sammelte ich in den letzten 20 Jahren (anfangs als Autodidakt) Erfahrungen zu den Themen Technik, Elektronik und Programmierung und konnte dadurch einige Projekte realisieren. Durch das berufsbegleitende Studium Elektronik mit dem Schwerpunkt Embedded Systems, konnte ich bereits vorhandenes Wissen so ergänzen, dass die erfolgreiche Umsetzung der Raspbotics Lernboards möglich waren.

Links zum Projekt

www.raspbotics.at
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Facts

Claus Zöchling
PTS 18
Schopenhauerstrasse 81
1180
Sekundarstufe 1
8. Stufe
Informatik, Coding, Technik, digitale Grundbildung
Seit 2014 laufend