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In immer mehr Geräten stecken Computer: Von A wie Auto bis hin zu Z wie Zahnbürste. Doch das heißt nicht, dass da gleich ein ganzer PC verbaut ist. Meist ist ein kleiner Chip das Gehirn, welches die Funktionen des Gerätes ermöglicht, ein so genannter Mikrocontroller. Einer der berühmtesten Vertreter ist der "Arduino", aber es gibt noch viele mehr. In diesem Kurs zeigen wir dir, wie du einen solchen Mikrocontroller programmieren kannst. Mit diesem Wissen ausgestattet werden wir kleine Projekte umsetzen, z.B. ein Auto fernsteuern oder eine Pflanzenüberwachung für deinen Balkon bauen.
Kurssprache: Deutsch
Beginner, Junior, Programming
Kursinformationen
In immer mehr Geräten stecken Computer: Von A wie Auto bis hin zu Z wie Zahnbürste. Doch das heißt nicht, dass da gleich ein ganzer PC verbaut ist. Meist ist ein kleiner Chip das Gehirn, welches die Funktionen des Gerätes ermöglicht, ein so genannter Mikrocontroller. Einer der berühmtesten Vertreter ist der "Arduino", aber es gibt noch viele mehr.
In diesem Kurs wirst du den "ESP32"-Mikrocontroller kennenlernen und damit abwechslungsreiche Projekte wie ein Piano aus Obst, ein Auto mit Fernsteuerung oder eine Pflanzenüberwachung bauen. Nebenbei lernst du, Sensoren auszulesen, Motoren anzusteuern und LED-Lämpchen zu kontrollieren. Der ESP32 ist ein besonders günstiger und vielseitiger Mikrocontroller: Er besitzt eingebaute Sensoren, Bluetooth und einen Zugang zum Internet. Wir werden mit einer für den Kurs erweiterten Version von "Ardublockly" und der "Arduino IDE" arbeiten. Mit Hilfe dieser bausteinbasierten Benutzeroberfläche kann Code für den Mikrocontroller generiert und fertige Programme rauf gespielt werden. Schritt für Schritt wirst du so lernen, wie man einen Mikrocontroller programmiert.
Der Kurs ist ausgelegt für Schülerinnen und Schüler ab 12 Jahren. Wenn du noch jünger bist, aber das Thema interessant findest, kannst du natürlich trotzdem teilnehmen. Vielleicht können dich deine Eltern oder Lehrer unterstützen. Und wir sind auch bereit deine Fragen im Forum zu beantworten.
Benötigte Materialien
Für den Kurs benötigt ihr ein paar Komponenten, die wir euch nachfolgend vorstellen. Um den Kurs erfolgreich zu absolvieren, müsst ihr nicht alle Projekte nachbauen.
Wir empfehlen für den Anfang nach Starter-Kits zu schauen, da ihr dort meistens viele Bauteile als Set günstiger erhaltet als einzeln. Für den Kurs würde sich beispielsweise dieses Set anbieten, da wir Summer, Button, Jumperkabel, ca. 5kΩ Widerstand, Steckbrücken-Set, Steckplatine und Potentiometer benutzen.
Außerdem werden die Projekte mit Hilfe des ESP32-Mikrocontroller umgesetzt. Weitere verwendete Motoren, Sensoren und Komponenten sind Krokodilklemmen, Temperatursensor DS18B20, Servomotor, 2 Stepmotoren mit je einem Motortreiber, Infrarot-Empfänger, Bodenfeuchtigkeitssensor, 1m WS2812b-Streifen mit 30 LEDs und 5V PowerBank.
Die günstigsten Komponenten haben meist die längste Lieferzeit. Daher bestellt zeitnah und vergleicht die Anbieter (bspw. Amazon, eBay, AliExpress, Conrad Electronic, ...), da die Bauteile einzeln im Schnitt unter 5€ kosten sollten. Ihr könnt euch gerne im Forum darüber austauschen, wo es die preisgünstigsten Komponenten zu finden gibt.
Für die Abgabe am Ende muss ein kleines, kreatives Projekt umgesetzt werden, wofür ein ESP32-Mikrocontroller verwendet werden muss und mindestens ein Input und Output. Ein Input ist bspw. ein Sensor für Feuchtigkeit, Temperatur, Helligkeit oder der eingebaute Berührungssensor des ESP32 und ein Output ist bspw. die Ansteuerung von Motoren, Ausgabe von Tönen / Licht oder Datenbank-Einträgen. Falls ihr Fragen zu euren Projektideen habt, dann stellt diese bitte im Diskussionsforum.
Zeitplan
Die Videos werden pro Woche (02.05. und 09.05.) freigeschaltet. Die Abgabe des eigenen Projekts ist bis zu drei Tage nach Kursende möglich (20.05.). Danach hast du eine Woche Zeit (27.05.) drei Abgaben der anderen Teilnehmer zu bewerten. Außerdem erwartet dich in der ersten Woche eine Hausaufgabe, die du bis zum Kursende bearbeiten kannst. Auch gibt es in der zweiten Woche die Möglichkeit eine Bonusaufgabe zu bearbeiten, um Zusatzpunkte zu erhalten.
Weiteres
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Weitere Video Lectures findest du unter www.tele-task.de.
Lernmaterial
Woche 1:
In der ersten Woche wirst du mehr über den Mikrocontroller erfahren, mit dem wir arbeiten werden. Außerdem wird es eine Einführung in die Software geben, mit der wir programmieren werden, und einen Überblick zu Sensoren. Auch wirst du zwei Projekte umsetzen: ein Apfel-Piano und eine Pflanzenüberwachung.Woche 2:
Die zweite Woche startet mit einem Überblick zu Motoren. Außerdem lernst du, was Bibliotheken in der Programmierwelt bedeuten. Du wirst weitere Projekte mit Sensoren, LED-Streifen und Motoren umsetzen, sodass du gewappnet für deine Abgabe eines eigenen Projekts bist.Aufgabe: Dein eigenes Mikrocontroller-Projekt:
Ziel des Kurses wird sein, dass ihr ein eigenes kleines Projekt auf die Beine stellt. Der Umfang ist dabei euch selbst überlassen. Mindestanforderung ist aber, dass ihr mindestens ein Input und ein Output neben eurem ESP32 Mikrocontroller nutzt.I like, I wish:
Nach Kursende würden wir uns freuen, wenn du an einer kleinen Umfrage teilnehmen würdest und im Forum zum passenden "I like, I wish" uns Feedback hinterlässt.Projekte-Galerie:
Hier findest du nach dem Peer Assessment eine Auswahl von interessanten "Physical Computing"-Abgaben :)
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Lernende
Bewertungen
Der Kurs wurde mit durchschnittlich 4.5 Sternen bei 4 abgegebenen Stimmen bewertet.
Anforderungen für Leistungsnachweise
- Den Leistungsnachweis erhält, wer in der Summe aller benoteten Aufgaben mindestens 50% der Höchstpunktzahl erreicht hat.
- Die Teilnahmebestätigung erhält, wer auf mindestens 50% der Kursunterlagen zugegriffen hat.
Mehr Informationen finden Sie in den Richtlinien für Leistungsnachweise.
Dieser Kurs wird angeboten von
Lisa Ihde studiert im Master IT-Systems Engineering am Hasso-Plattner-Institut Potsdam, wo sie auch ihren Bachelor absolvierte. Nebenbei engagiert sie sich seit 2014 als Mentorin für Programmierworkshops, CoderDojos und Schülercamps am Hasso-Plattner-Institut. Aber nicht nur am Institut kümmert sie sich um den Programmier-Nachwuchs sondern auch bei Events von der Open Knowledge Foundation Deutschland, Mozilla, Google, Wissenschaft im Dialog gGmbH und Junge Tüftler. Mit elf Jahren erstellte sie ihre erste Webseite und im September 2017 veröffentlichte sie zusammen mit Daniel-Amadeus Johannes Glöckner das Buch „Meine eigene Homepage” für die Sachbuchreihe „Für Dummies Junior” im Wiley-VCH Verlag. Außerdem arbeitet sie als Gleichstellungsbeauftragte an der Digital Engineering Fakultät Potsdam und ist als Chefredakteurin des HPImgzn tätig.
Daniel-Amadeus Johannes Glöckner schließt dieses Jahr seinen Master in "IT-Systems Engineering" am Hasso-Plattner-Institut Potsdam ab und beginnt seinen Ph.D. am Lehrstuhl für Computergrafische Systeme. In seinem Bachelorprojekt arbeitete er an einer Software, die 3D-Objekte in Schneidepläne für den Lasercutter umwandelt. Während seines Masterprojekts entwickelte er die Spielekonsole "DualPanto", welches es blinden Benutzern ermöglicht, kontinuierlich mit virtuellen Welten zu interagieren. Nebenbei engagiert er sich als Mentor bei Schülercamps und Workshops unter anderem im Hasso-Plattner-Institut, bei Junge Tüftler und Jugend Hackt. Seit 2016 betreut er als Teaching Assistant die Vorlesungen "Einführung in die Programmiertechnik I", "Building Interactive Devices" und "Designing Interactive Systems". Privat beschäftigt er sich mit einigen "Physical Computing"-Projekten, wobei er am liebsten seine LED-Beleuchtung programmiert und sein Smart-Home weiter entwickelt.