Informatik im Wahlpflichtbereich II
Otto-Hahn-Gymnasiummit Lego Mindstorms NXTund Atmel-Mikroprozessoren
Ein Projekt des Informatikunterrichtes, entwickelt und erstmalig durchgeführt im Schuljahr 2007/08 mit freundlicher Unterstützung der Firma ThyssenKrupp
Ausgangssituation
• Informationsveranstaltung über die First Lego League bei ThyssenKrupp
• Neugierde, andere Wege im Informatik- unterricht in der Mittelstufe zu gehen
• Neue LEGO-Baukästen der NXT-Serie
• Notwendigkeit, das Konzept und Materialien selbst zu entwickeln
• Fehlen fast jeglicher Literatur über NXT
Zielsetzung:
• Mehr Lernerfolg durch mehr Motovation
• Kompaktere Unterrichtsgänge
• Preiswerte Unterrichtsmaterialien
• Praxisgerechte Informatikkenntnisse
Die Planung
• Verwendung von LEGO-Bausätzen als Arbeitsmaterial
• Erarbeitung von Arbeitsweisen der Informatik an praxisnahen Aufgaben mit LEGO-Robotern
• Einführung in die Algorithmik mittels der grafischen Oberfläche von NXT-G
• Visualisierung von Daten im Programmiersystem
Programme, Algorithmen• NXT-G stellt Programmabläufe grafisch dar
• Befehlssyntax muss nicht gelernt werden
• Schleifen und Verzweigungen werden wie Legobausteine „verbaut“
• Die Programmierung erfolgt objektorientiert
• Programme benötigen nur wenige verschiedene Bausteine
Daten, Variablen
• Daten werden als Leitungen visualisiert
• Datenquelle und Datensenke werden über Leitungen verbunden.
• Verschiedene Datentypen werden über verschiedene Farben dargestellt.
• Datenleitungen können auch an den Bildschirm des Brick angeschlossen werden
Programmierung, Phase II• Die NXT-G Oberfläche wird von einem
klassischen Programmiersystem abgelöst.
• Die Programmiersprache ist sehr nah an C angelehnt. NXC, Not Exactly C
• Grafisch erlernte Programmierstrukturen werden in Programmtexte übertragen
• Templates vermeiden Lernaufwand vor dem Erfolg.
• Struktogramme verhindern undurchschaubaren Spagetticode
Die Programmierumgebung
• Eine einfache und übersichtliche Oberfläche erleichtert den Umstieg
BricxCC ist freie Software aber sehr stabil und professionell realisiert.
Programmiersprache• Die Syntax entspricht fast der von C
• Einfache Spracherweiterungen binden die Roboterelemente ein.
task main(){
SetSensorTouch(IN_1);OnFwd(OUT_AC, 75);while (true){
if (SENSOR_1 == 1){
OnRev(OUT_AC, 75); Wait(300);OnFwd(OUT_A, 75); Wait(300);OnFwd(OUT_AC, 75);
}}
}
Zwischenergebnisse• Bei der Lösung ansprechender Aufgaben
wurden Strukturen der Informatik vermittelt
• Syntax und Aufbau einer bedeutenden Programmiersprache wurden erlernt
• SchülerInnen waren selbstständiger als sonst
• Bessere Zeugnisnoten, keine Defizite
• Fähigkeiten haben mehr Praxisbezug
Aktuelle Informationen unter www.ohg.grunewald.info
Die Fortsetzung
• Transfer des Gelernten auf üblicher Microcontroler
• Anbindung einfacher Peripherie
• Elementares Verständnis der Elektrotechnik
• Messen, Steuern und Regeln in C
Das Microcontroler-Projekt wird erstmalig nach den Osterferien 2008 getestet.
Die erforderliche Hardware ist weitestgehend fertig gestellt.
Die Unterrichtsreihe ist in der Erstellungsphase.
Über die Erfahrungen werden wir später berichten.
Ausblick