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24.04.2017 | Ingrid Bounin

Programmieren mit Calliope-mini – Erfahrungen und Erkenntnisse

Als Calliope das Licht der Welt erblickte, war sofort von großen Zielen in der Bildung die Rede, sogar von der Möglichkeit, dass mit Calliope eine „Revolutionierung des Schulsystems“ einhergehe. Eine der Mitbegründerinnen der gGmbH und Professorin für Designforschung an der Universität der Künste Berlin, Gesche Joost, formulierte es so: „Mit dem Calliope-mini wollen wir einen Startschuss für die digitale Bildung in Deutschland geben – damit alle Kinder schon ab der Grundschule kreativ und spielerisch lernen, wie die digitale Welt funktioniert.“

 

Der Calliope-mini ist ein Minicontroller, der programmiert werden kann und als sechseckige Leiterplatte mit unterschiedlichen Anschlüssen, Sensoren und LEDs daher kommt. Das Projekt Calliope-mini wird von der gemeinnützigen Calliope GmbH, einem Zusammenschluss von Informatikern, Mediendesignern und Wissenschaftlern, betrieben und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Das Projekt wird von großen Unternehmen unterstützt, u.a. Google, Bosch, dem Cornelsen Verlag und der Deutschen Telekom-Stiftung. Google stellt gemeinsam mit dem Frauenhofer Institut mit dem Open Roberta Lab auch einen der Editoren zur Verfügung.

Der Calliope-mini im Test

Der Calliope-mini. Bild: Christian Reinhold/LMZ

Wir haben vier dieser Mini-Controller für je 30,00 Euro bestellt und uns den Calliope-mini aus der Nähe angeschaut. Hier sind unsere Erfahrungen und Erkenntnisse.

 

Zunächst fällt die sternförmige Form auf und weckt Neugier. Doch spontan anfassen sollte man den Mini nicht, sonst bekommt er womöglich Stromschläge, die einige Bauteile gar nicht gut vertragen. Also erst an einem metallischen Gegenstand erden und dann zugreifen!

 

Gut aufbewahren sollte man auch den Anti-Statik-Beutel, in dem der Calliope-mini geliefert wird, damit der Controller einen Transport gut übersteht. Einmal ausgepackt benötigt die Platine zunächst noch Strom, den sie entweder über einen USB-Anschluss direkt von einem PC/Laptop oder Tablet bekommt oder über einen zusätzlichen Batterieblock, der extra bestellt werden muss. Da das Programmieren browserbasiert vonstattengeht, empfiehlt es sich gleich die USB-Variante zu wählen und dafür gleich auch ein längeres USB-Kabel (mitgeliefert wird nur ein sehr kurzes) zu beschaffen. 

Programmieren auf unterschiedlichen Niveaus

Zur Programmierung des Calliope stehen drei verschiedene Editoren bereit: Calliope-mini Editor, PXT und Open Roberta Lab. Diese Editoren müssen für die Zeit des Programmiervorgangs mit dem Internet verbunden sein, die Schule benötigt also einen stabilen Internet-Zugang. Die Editoren funktionieren nur online. Wir haben alle drei Editoren getestet die auf der Calliope Homepage zur Verfügung stehen. Mithilfe dieser Editoren kann der Calliope auf unterschiedlichem Abstraktionsniveau programmiert werden. So können zum Beispiel die einzelnen Sensoren ausgelesen oder Bilder und Texte auf dem Display angezeigt werden. Alle drei Editoren sind ähnlich aufgebaut und unterscheiden sich im Wesentlichen in Umfang und Komplexität der zur Verfügung stehenden Logik. Zur Erstellung eines Programmes werden in allen drei Editoren verschiedene Logikbausteine, so genannte „Programmierblöcke“, in Form von Puzzleteilen zusammengefügt. Zusätzlich ist im PXT-Editor eine Programmierung mit JavaScript möglich. In Umfang und Komplexität ist der PXT-Editor der anspruchsvollste Editor und eignet sich am besten für fortgeschrittene User und anspruchsvolle Projekte. Der Calliope-mini-Editor ist in Funktion und Umfang wesentlich einfacher gehalten und aufgrund seiner intuitiven Anwendung für Anfänger oder auch Grundschüler am ehesten geeignet. Der Editor Open Roberta Lab beruht auf der Programmiersprache NEPO und ist ebenso intuitiv wie der Calliope-mini-Editor. Die mit Hilfe der Editoren auf einem Computer oder Tablet erstellten Programme können über ein USB Kabel auf den Calliope übertragen werden.

 

Die Programmiermöglichkeiten sind durchaus vielfältig. Meist handelt es sich bei den Elementen, die man programmiert, um „Wenn–Dann–Aufgaben“. So lässt sich beispielsweise das Spiel „Schere, Stein, Papier“ programmieren. Wenn also die Platine geschüttelt wird, soll das Programm zufällig eines der Symbole Schere, Stein, Papier oder Brunnen auswählen und auf der 5x5 LED-Matrix anzeigen.

 

Auf ähnliche Art und Weise lassen sich auch Rechentrainer programmieren, bei denen zufällig ausgewählte (Kopf–)Rechenaufgaben generiert werden und auf weiteren Knopfdruck das entsprechende Ergebnis angezeigt wird. Auch komplexere Programme wie Packman oder Snake lassen sich auf dem Calliope implementieren. Allerdings sind diese aufgrund der sehr komplexen Programmstrukturen vermutlich nur für fortgeschrittene Schüler der Sekundarstufe II und ausgebildete Informatiklehrkräfte tatsächlich umsetzbar.

 

Häufig scheitern entsprechende handlungsorientierte Projekte auch am enormen Zusatzaufwand und Zusatzbedarf der erforderlich ist um entsprechende Programmideen in die Praxis umzusetzen. Dies gilt zum Beispiel für die Steuerung eines Roboters durch den Calliope, ebenso wie das vom Hersteller hoch gelobte Projekt der Pflanzenbewässerung.

 

Ziel von Calliope ist den kommenden Generationen spielerisch den Umgang mit digitaler Technik und vor allem der Programmierung von Computern und das Entwerfen von Schaltkreisen zu vermitteln.

Technische Mängel bereiten Probleme

Der Raspberry Pi. Bild: Christian Reinhold/LMZ

Wenn man dies tun will, sollte man vorher prüfen, ob Calliope-mini dafür das Gerät der Wahl ist. So verfügt etwa der Raspberry Pi über wesentlich mehr Möglichkeiten zur Programmierung. Man kann einfach anfangen und bis zur Kursstufe den Schwierigkeitsgrad erhöhen. Dadurch, dass man dort auch ein veritables Betriebssystem aufspielen kann, die Speicherkapazität wesentlich höher ist und bereits vielfältiges Unterrichtsmaterial zur Verfügung steht, erscheint uns diese Platine als leistungsfähiger.

 

Gleichwohl ist auch beim Raspberry das Problem der Empfindlichkeit nicht gelöst. Man stelle sich eine so kleine berührungsempfindliche Platine in einem gängigen Schüler-Ranzen vor, neben ausgelaufenem Füller oder Getränk, Leberwurstbrot, eingeklemmt zwischen schweren Büchern oder verschwitztem Turnzeug.

 

Obwohl nur unter Labor-Bedingungen – ganz ohne Kinderhände – im Einsatz, funktionieren von unseren vier Calliopes zwei bereits nicht mehr. Sei es, weil LEDs ausgefallen sind, sei es dass die Übertragung eines Programms auf die Platine vom PC aus nicht mehr funktioniert. 

Alternative Smartphone

Auf der Hersteller-Website wird unter anderem mit folgenden Funktionen von Calliope geworben: Nachrichten überbringen, Programme schreiben, Sensoren zur Lagebestimmung, Lautsprecher und Mikrofon, USB und Bluetooth Anschluss, etc. Diese wesentlichen Funktionen des Calliope bringen übrigens auch die Smartphones der Schülerinnen und Schüler mit, die mit zusätzlichen Apps noch mehr ermöglichen als die Platine - vom Echolot bis zum Pulsmesser. Programme wie Scratch und Minecraft sind kostengünstige und einfache Alternativen und eignen sich als autonome Programme hervorragend, um Kindern zu vermitteln wie Computer funktionieren und wie man sie programmiert. Darüber hinaus gibt es unzählige App-Baukästen (App Yourself, AppConfector, Swiftic/Como, Good Barber) und professionelle Programmier–Apps, mit denen die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Apps und Anwendungen auf ihrem eigenen Smartphone programmieren können.

 

Fazit: In den Händen einer erfahrenen und technikaffinen Lehrkraft ist Calliope durchaus ein Tool um den Schülerinnen und Schülern einen spielerischen Zugang zum Programmieren zu vermitteln. Dabei steht es in einer Reihe mit anderen Angeboten, die es z.T. schon seit längerem gibt. Wir denken, dass es insbesondere in der Grundschule besser in eine Programmier-AG passt als in den Regelunterricht, und dann vielleicht im Vergleich zu anderen Tools zum Einsatz kommen könnte. Vor einer Beschaffung sollte man in jedem Fall prüfen, ob andere Tools nicht genauso geeignet, bzw. vielseitiger und kostengünstiger sind. Hilfreich ist auch, wenn z.B. solche Lehrkräfte, die sich für das Programmieren interessieren, sich zum Einsatz im Unterricht oder in einer AG fortbilden (lassen). So vorbereitet dürfte dann nahezu jedes Angebot zum Programmieren seinen Zweck erfüllen, z.B. auch – so vorhanden – Schüler–Smartphones. Einige andere Programmiertools seien hier nochmals genannt:

Beispiel eines Lego-Baukastens. Bild: LMZ

Lego Mindstorms – gibt es in verschiedenen Schwierigkeitsgraden und z.B. mit WeDo ist es auch gut für die Grundschule geeignet. Während die EV 3 Education–Version locker in der Kursstufe oder sogar im Studium einsetzbar ist. Viele Medienzentren haben Lego–Baukästen und entsprechende Tablets oder Laptops im Verleih. 

Die Programmier–Software Scratch. Bild: LMZ

Scratch – braucht keine gesonderte Hardware und ist mit jedem PC nutzbar/programmierbar. Durch seine lustigen Figuren auch grundschulgeeignet. 

Der Raspberry Pi. Bild: Christian Reinhold/LMZ

Raspberry Pi – schon etwas länger auf dem Markt und in der Maker-Bewegung Standard. Es gibt eine ganze Community, die Materialien für den Unterricht entwickelt. U.a. hier: https://medienistik.wordpress.com/2013/03/27/neues-themenheft-unterrichten-mit-dem-raspberry-pi/

Der Blue–Bot. Bild: Christian Reinhold/LMZ

Und nicht zuletzt ein fast schon verspieltes Tool: Blue–Bot. Programmieren wirklich für Einsteiger, für die allerersten Schritte und das Begreifen des Umstands, dass man Robotern sagen muss, was sie tun sollen. Viele Medienzentren haben bereits Klassensätze dafür im Verleih und können den Lehrkräften auch erläutern wie genau man die Blue–Bots im Fachunterricht einsetzen kann. 

Links

Coden mit dem Calliope mini

Unterrichtsmaterialien für die Grundschule vom Cornelsen-Verlag

Informatik / Robotik, Lehrkräfte, Medienbildung, Software

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