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Zählmaschine

Worum geht’s?

In der Coronazeit mussten die Kunden in manchen Läden beim Eingang ein Kärtchen mitnehmen und an der Kasse wieder abgeben. Dadurch wurde verhindert, dass zu viele Menschen gleichzeitig im Laden sind. Dass es für solche Zwecke bessere digitale Lösungen gibt, kannst du dir denken. Hier entwickelst du mit Calliope eine Menschenzählstation.

Material

  • Calliope-Set (Calliope, Batterie, Krokodilklemmen) 
  • Evt. Alufolie, Kupferklebeband oder Käbelchen 
  • Karton 
  • Anleitung Calliope für Mac oder PC 
  • Computer, um das Calliope zu programmieren

Diese Programmierbausteine kannst du für die Zählmaschine gut gebrauchen.

Weitertüfteln

  • Baue eine weitere Zählstation, die aber anders funktioniert z.B. mit Hilfe des Helligkeitssensors. 
  • Baue die Zählstation so, dass beim Eintritt eine Zahl dazugezählt und beim Austritt eine abgezogen wird. So kannst du genau sehen, wieviele Personen im Raum sind: Tipp: du brauchst zwei Zählflächen.
  • Erweitere deine bestehende Zählstation, sodass sie einen Ton abspielt oder eine Farbe zeigt, wenn jemand darauf steht. 

Tipps und Tricks

Hilfe beim Aufbau

Überlege dir welches Material den elektrischen Strom leitet und so den Stromkreis zusammen mit der darauf stehenden Person schliesst (deshalb barfuss oder mit Socken).

Hilfe beim Programmieren

Den Block «Zeige Zahl» brauchst du, um dir die gezählten Werte auf dem Calliope Display anzeigen zu lassen. Der rote Baustein «Zählen» ist eine Variable. Du kannst sie auch anders nennen. Zum Beispiel «Zähler» oder «Leute zählen».

Dieser Block ist wichtig. Immer wenn der Stromkreis kurz geschlossen wird (also jemand über die Zählmaschine läuft), dann soll das Calliope den Wert um 1 verändern, d.h. 1 dazuzählen. Wenn 1 abgezogen werden soll, musst du nur vor die 1 ein Minuszeichen setzen.

Beim Start sollte der Wert auf 0 gesetzt werden. Dafür gibt es extra Blöcke.

Den Block «wenn-dann-ansonsten» in Verbindung mit «wenn Pin P0 gedrückt» kannst du verwenden, um den Zählbefehl auszulösen. In diesem Beispiel leuchtet die RGB-LED zusätzlich rot, wenn der Pin P0 gedrückt ist (also der Stromkreis geschlossen ist), ansonsten leuchtet sie grün: 

Wenn alle Stricke reissen, hilft dir dieses Erklärvideo weiter.

Hinweise für Lehrpersonen

Der gesamte Content von makestars.pingag.ch/ ist creative commons lizenziert.

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Didaktische Hintergrundinformationen zu dieser Challenge können Sie einsehen und downloaden, wenn Sie sich hier kostenlos anmelden.

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Didaktische Hinweise

Die Challenge im Überblick
ChallengeZeitAufgabentypSchwierigkeitsgradKreativität und Tüfteln
Mit Computer45+ Minuten; es handelt sich hierbei um eine Mindestzeitangabe!Auftragsorientierte Umsetzungmitteltechnisches Problemlösen;

Das Entwickeln (technisches Problemlösen) steht hier im Vordergrund. Die Schülerinnen und Schüler nutzen ihr Wissen über den Stromkreislauf und über die Stromleitfähigkeit des menschlichen Körpers, um mit dem Microkontroller Calliope Mini einen Zähler zu bauen.

Challengecards – Download

Die Challengecard «Zählmaschine» kann hier als pdf-Vorlage heruntergeladen werden. Der QR-Code auf der Challengecard leitet die Schülerinnen und Schüler direkt auf das betreffende Onlineangebot.

Lehrplanbezug (Lehrplan 21)
FachKompetenzKompetenzzieleKonkret in der Challenge
Natur, Mensch, Gesellschaft (NMG)NMG.5.2.1fDie SuS können untersuchen und darstellen, wie sich Veränderungen in Stromkreisen auswirken (z. B. schwächere Batterie, zwei statt ein Lämpchen, in Serie statt parallel).Die SuS nutzen den Stromkreis als Möglichkeit, Zählimpulse zu generieren. Für das Hinzuzählen kommender und das Abziehen gehender Personen werden zwei Stromkreisläufe benötigt, die mit selbst gebauten Schaltern arbeiten.
NMG.5.1.1eDie SuS können mithilfe eines einfachen Stromkreises experimentell zeigen, welche Materialien elektrisch leiten und welche nicht. (​elektrische Leitfähigkeit)Die SuS erkennen, dass der menschliche Körper den Strom leitet.
Medien und Informatik (MI)MI.2.2.fDie SuS können Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern schreiben und testen.Die SuS verwenden Programmierbefehle wie «dauerhaft» (Schleife). Sie arbeiten mit Variablen um die Impulse über die PIN-Anschlüsse am Calliope zu zählen. Für alternative Zählsysteme benötigen sie ggf. weitere Sensoren (z.B. Helligkeit, Lagesensor).
MI.2.3.lDie SuS kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher).Die SuS arbeiten gezielt mit Sensoren (z.B. Helligkeit, Lage) um Aktoren (LEDs, Lautsprecher) anzusteuern.
Technisches und textiles Gestalten (TTG)TTG.2.B.1.5cDie SuS setzen sich mit Eigenschaften von Stromkreisen auseinander (Leuchtdioden, Serie- und Parallelschaltung) und können diese in eigenen Produkten einsetzen.Die SuS integrieren einen oder mehrere Stromkreise in ihre digitale Zählmaschine.
Nötige Vorkenntnisse

Die Schülerinnen und Schüler müssen den Stromkreislauf kennen und bereits mit den Grundfunktionen von Calliope Mini sowohl soft- als auch hardwareseitig vertraut sein. Dass der menschliche Körper Strom leitet, kann eine Erkenntnis sein, die aus dieser Challenge erwächst.

Hinweise zur pädagogischen Begleitung
Boden-Zählmaschine

Die Bodenzählmaschine kann nur funktionieren, wenn die Schülerinnen und Schüler ihre Schuhe ausziehen. Mit Schuhen wird der Stromkreis zwischen zwei Aluplatten nicht geschlossen. Vielleicht finden die Schülerinnen und Schüler aber auch eine andere Lösung, die den Stromkreis durch mechanische Belastung schliesst. Dass zwei Kontakte sich berühren, wenn jemand auf einer Bodenplatte steht.

Intelligente Zählmaschine, die hereinkommende Personen dazuzählt und gehende Personen abzieht

Für dieses System werden zwei Stromkreise benötigt (z.B. an Pin 0 und Pin 1). Das Programm müsste dann so konzipiert sein, dass Impulse an Pin 0 den Zahlenwert um Eins ansteigen lassen und Impulse an Pin 1 einen Wert abziehen.

Die Schüler*innen müssen hier eine Variable selbst anlegen. Die Bezeichnung ist egal (hier: «Zählen»). Es muss nur in allen Programmteilen konsequent die selbe Variable eingestellt werden.

Wichtig ist, dass im Startprogrammbefehlt die Variable «Zähler» auf Null gesetzt wird.

Die beiden Schleifen «wenn Pin P0 gedrückt» und «wenn Pin P1 gedrückt» lassen sich auch mit Wenn-Dann-Funktionen generieren. Die Schüler*innen haben also unterschiedliche Möglichkeiten, ihr Programm zu schreiben.

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