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Entwicklung und Evaluation einer gendergerechten Lerneinheit zur Bluetooth-Kommunikation unter Einsatz von Android Smartphones, Lego Mindstorms NXT und Arduino Mikrocontrollern

 
Staatsexamensarbeit
Jan Holz

Hintergrund

In der InfoSphere(external link), dem Informatik Schülerlabor der RWTH Aachen, werden Schülerinnen und Schülern (SuS) über spezielle Module unterschiedliche Zugänge zur Informatik geboten. Im Rahmen dieser Staatsexamensarbeit wurde ein Modul zur Bluetooth-Kommunikation rund um Android, NXT und Arduino für SuS der Oberstufe entwickelt und evaluiert.

Lerneinheit

Bluetooth ist aus mobilen Geräten des Alltags heutzutage nicht mehr wegzudenken. Egal ob Laptop, Headset oder Smartphone, nirgends darf es fehlen. Doch wie läuft so eine Bluetooth Kommunikation zwischen den Geräten ab?

Die Antwort auf diese Frage wird von den SuS in der Lernumgebung dieses Moduls selbst erarbeitet. Das neu erworbene Wissen wird unmittelbar in die Praxis umgesetzt, indem mit Java eine eigene App für aktuelle Android Smartphones entwickelt wird: Eine bluetoothbasierte Fernsteuerung, die den Lagesensors des Smartphones ausliest.

Es wurden zwei Varianten des Moduls entwickelt:

  1. Es wird mit Lego Mindstorms NXT Robotern (im Schülerlabor vorhanden) gearbeitet: Die SuS implementieren die Bluetooth-Kommunikation für die Android App. Der NXT besitzt bereits standardmäßig eine Bluetooth-API, die lediglich genutzt werden muss.
  2. Es wird mit einem fahrbaren Arduino (Eigenbau) gearbeitet: In diesem Fall implementieren die SuS neben der Android App auch die Abfrage der übermittelten Daten und die Motorsteuerung für den Arduino Mikrocontroller. Dies geschieht in einem sehr einfachen, Java-ähnlichen C-Derivat.

 
Beide Varianten sind inhaltlich sehr ähnlich, jedoch wirkt die Arbeit mit dem Arduino weitaus "technischer", als die Arbeit mit dem NXT.

Thesen

Die Praxisnähe, der Einsatz aktueller Technologien, sowie der Alltagsbezug sollen auf die SuS genderübergreifend motivierend wirken. Der Einsatz von Handys (in diesem Fall Smartphones) soll insbesondere auch Mädchen ansprechen.

Im Rahmen der Staatsexamensarbeit wurden die folgenden beiden Thesen herausgearbeitet und evaluiert:

  1. Der Einsatz von Smartphones, die über den Laptop programmiert werden, ermöglicht einen genderübergreifend motivierenden Unterricht.
  2. Durch den motivierenden Einsatz von Smartphones können SuS auch für verstärkt technische Themen (z.B.: Mikrocontroller) motiviert werden.

 
Die qualitative Evaluation wurde am Ernst-Moritz-Arndt-Gymnasium in Bonn durchgeführt.

Ergebnisse

Es ist gelungen im Rahmen dieser Staatsexamensarbeit ein genderübergreifend motivierendes Modul für das Schülerlabor Informatik zu entwickeln.

Im Rahmen der durchgeführten, qualitativen Evaluation kann die erste aufgestellte These als zutreffend angesehen werden: Durch den gezielten Einsatz von Smartphones als "Alltagsgegenstand" können SuS in der Informatik genderübergreifend motiviert werden.

Auch der Einsatz der NXTs und der Arduinos gefiel den SuS sehr gut. Dabei waren jedoch keine zusätzlichen Auswirkungen der Smartphones auf das Interesse an verstärkt technischen Themen feststellbar, sodass die zweite aufgestellte These nicht greift. Das Interesse am Mikrocontroller war stattdessen vom Vorwissen der einzelnen SuS abhängig.

Ausblick

Im Rahmen der Staatsexamensarbeit wurden auch einige Ideen geschildert, wie das entwickelte Modul in Zukunft erweitert oder für andere Jahrgangsstufen angepasst werden könnte. Durch die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Android Smartphones, Lego Mindstorms NXT, Arduino Mikrocontrollern und Bluetooth sind zahlreiche andere Szenarien denkbar.

Downloads

 

 

Betreuer

Dipl.-Gyml. Thiemo Leonhardt(external link)


Created by Daniel Herding. Last Modification: Thursday, 29. September 2011 15:28:54 by holz.