Make Light Veranstaltung: Arduino Lichtworkshop im Informatik-Schülerlabor InfoSphere Aachen

Arduino geht ein Licht auf

Blick über das Schülerlabor von schräg Hinten. Die Teilnehmer sitzen mit Laptops an rechteckigen Tischen, vier InfoSphere-Mitarbeiter stehen im Hintergrund.

Bild 1: Das InfoSphere-Team erklärt den Teilnehmern das Konzept des Arduino Lichtworkshops. © VDI Technologiezentrum

An einem Samstagmorgen hatten sich 16 Teilnehmer im InfoSphere, dem Schülerlabor für Informatik, in Aachen versammelt, um an einem ganz speziellen Workshop teilzunehmen. Unter dem Thema „Informatik enlightened – was Blumen, Autos und Solarzellen verbindet“ hatte das InfoSphere-Team zu einem Testworkshop rund ums Licht mit Arduino-Mikrocontrollern eingeladen.

Der Workshop fand im Rahmen einer Kooperation des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und dem FabLab der RWTH Aachen mit dem Informatik-Schülerlabor InfoSphere statt.

Das Team um Nadine Bergner, Wissenschaftliche Mitarbeiterin an der RWTH Aachen, Fachbereich Informatik und InfoSphere-Teammitglied der ersten Stunde, plant diesen Arduino-Workshop für die Klassenstufen 8 bis 11. Dazu entwickelte sie mit Ihrem Team ein Konzept, das nun erstmals von Unbeteiligten getestet wurde, quasi ein Alphatest. Und das war für Veranstalter wie Teilnehmer gleichermaßen spannend.

Blick von Schrägoben auf drei rechteckige Tische im Schülerlabor, an denen die Teilnehmer in ihre Projekte vertieft sind.

Bild 2: Dann legten die Teilnehmer los. © VDI Technologiezentrum

Der Arduino-Mikrocontroller entspricht dabei einem „1-Chip-Computer“, der mittels PC und Opensource Software auch für Anfänger und ohne Grundkenntnisse sehr leicht zu programmieren ist und gleichzeitig praktisch beliebige Hardware-Komponenten ansteuern kann. Photonik-Komponenten wie LEDs, RGBs oder Sensoren sind dabei automatisch erste Wahl, da sie leicht und preiswert verfügbar und für vielfältige Einsatzmöglichkeiten ideal geeignet sind.

Perfekt für die bunt gemischten Test-Teilnehmer, von denen ein paar noch keine oder nur wenig Vorerfahrungen vorzuweisen hatten. Die Teilnehmer selbst waren dabei Mittel- und Oberstufenschüler, Lehrer und Lehramtsstudenten.

Von Sonnenblumen, Einparkhilfen und Temperatursensoren

Großansicht eines Arduino-Boards, das mit einem Steckbord über Steckkabel verbunden ist. Auf dem Steckboard leuchtet eine LED.

Bild 3: Hier wurde eine RGBLED (Farbwechsel-LED) zum Leuchten gebracht © VDI Technologiezentrum

Nach einer kurzen Einführung ging es endlich los. Jeder Teilnehmer erhielt einen Starter-Kit mit allen erforderlichen Materialien wie Steckplatte, Steckkabel, LEDs, Widerständen, Sensoren etc. Das erste Projekt war ein Einstiegs-Lichtprojekt, in dem jeder ohne Vorkenntnisse in die Arduino-Welt eingeführt werden soll.

Bis zur Mittagspause wurde fleißig gebastelt, ausprobiert und kleine LEDs in Intervallen und auf Tastendruck zum Leuchten gebracht. Im zweiten Teil des Workshops teilten sich die Teilnehmer auf vier Stationen auf, an denen sie verschiedene anspruchsvollere Lichtprojekte ausprobieren konnten. Auch hier war zu jeder Station ein Konzept ausgearbeitet worden, das nun auf seine Praxistauglichkeit getestet wurde.

• An der Station „Sonnenblume“ wurde das Prinzip einer Blume nachgebaut, die sich stets zur Sonne ausrichtet. Dies wurde mit Hilfe eines Helligkeitssensors und eines kleinen Motors verwirklicht.

• An der Station „Einparkhilfe“ wartete ein kleiner, blauer Kartonbus. Hier sollte ein Infrarotsensor eingebaut und so programmiert werden, dass er den Abstand nach Hinten zu einem möglichen Hindernis misst und in Form von längeren und kürzeren Pieptönen wiedergibt.

• An der Station „Farbthermometer“ wurde ein Sensor mit einer RGBLED gekoppelt, so dass die LED je nach Raumtemperatur in einer bestimmten Farbe leuchtet.

Eine Frau hockt vor ihrem Laptop. Ihre rechte Hand liegt auf der Tastatur, mit der linken Hand hält sie einen Papp-Kaffeebecher über ein Arduino-Steckbrett, auf dem eine LED leuchtet. Im Hintergrund schauen drei Leute gespannt zu.

Bild 4: Abschlusspräsentation an der Station „Farbthermometer“. Mit Hilfe eines heißen Kaffeebechers werden unterschiedliche Raumtemperaturen an dem Sensor simuliert, der wiederum eine RGBLED in verschiedenen Farben zum Leuchten bringt. © VDI Technologiezentrum

• An der Station „Geschwindigkeitsmessung“ wurden mit Infrarot-LEDs und Photodioden zwei Lichtschranken gebaut. Die Unterbrechung der einen Schranke führte zum Start eines Timers, der erst stoppte, wenn die zweite Infrarotlichtschranke kurz unterbrochen wurde.

Gegen Ende des Workshops führten die einzelnen Stationen den erreichten Projektstand vor. Anschließend wurden die Probleme bei der Realisierung besprochen und erste Vorschläge für eine Anpassung des Konzepts gemacht.

Trotz einer Dauer von sechs Stunden war die Zeit schnell vorbei. Die Begeisterung war so groß, das die Teilnehmer gerne noch Stundenlang weitergemacht hätten. Um dies zu ermöglichen, durften die Teilnehmer des Test-Workshops den Arduino-Starterkit daher mitnehmen.

Arduino Lichtworkshop an Schulen und Schülerlaboren in ganz Deutschland

Das InfoSphere-Team indes hat jetzt viel zu tun. Die Konzeptpapiere des Einstiegsprojekts und der vier Lichtprojekte sollen überarbeitet werden. Und was kommt dann?

„Wir möchten den Arduino Lichtworkshop an die Schulen und in andere Schülerlabore in ganz Deutschland bringen“ erzählt Nadine. Ein ehrgeiziges, aber machbares Ziel, dass das hochengagierte InfoSphere-Team aus Aachen da vor sich hat.

Nadine erklärt, wie das funktionieren soll: „Dafür möchten wir neben der didaktischen Erstellung des Konzepts auch einen eigenen Make Light Kit zusammenstellen, der alle benötigten Materialien dieses Workshops enthält.

Ein Mann hält einen weißen Karton vor einem aus einem anderen Karton gebastelten blauen LKW. Um ihn herum stehen und sitzen sechs Leute, die auch hier gespannt zuschauen.

Bild 5: Die Station „Einparkhilfe“ präsentiert ihr Ergebnis: je näher der weiße Karton an den Abstandssensor im blauen LKW heran geschoben wird umso schneller fängt dieser an zu piepsen. © VDI Technologiezentrum

Ein weiteres Ziel sind Lehrerfortbildungen, die Lehrkräfte in die Lage versetzten sollen, dieses Lichtprojekt auch in ihrer Schule zu etablieren, sei es im Informatikunterricht oder in AGs. Bei der Erstellung des Konzepts, der Lichtkästen und der Lehrerfortbildungen werden wir hoffentlich wie bei diesem Testworkshop wieder vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützt.“

Dabei wird darauf Wert gelegt, dass die Materialien leicht zu besorgen sind und die Kassen nicht arg belasten. Doch wieso eigentlich ein eigener Arduino-Workshop nur mit Licht? Nadine erklärt: „Licht hat viele Facetten. Auch in der Informatik befassen wir uns mit verschiedenen Seiten des Lichtes, allerdings ohne dabei so theoretisch zu werden. Denn Licht kann so viel: Licht erzeugt Energie, es überträgt Information, ob nun sichtbar oder unsichtbar begegnet es uns überall im Alltag“.

Weitere Informationen

http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de/