Digitalisierung zum Anfassen und Mitmachen (statt bloß Wischen auf einem iPad)

Unterstützend für das Schüler-Technikprojekt letsgoING der Hochschule Reutlingen werden regelmäßig neue Technologietrends auf ihre Eignung für Schülerprojekte untersucht. Dabei geht es sowohl um die Lernziele als auch um die nötige Hard- und Software wie auch um mögliche Projektabläufe im Schulunterricht.

Diese Untersuchungen bearbeiten Mechatronikstudierende, die vorher Tutoren an Schulen waren, innerhalb ihrer Bachelor-Abschlussarbeiten. Nachfolgend werden stellvertretend zwei herausragende Arbeiten hierzu vorgestellt.

letsgoING beschäftigt sich nicht alleine mit technischen Aspekten. Zunehmend werden auch gesellschaftliche Auswirkungen und ethische Fragestellungen behandelt. Im Bereich "Internet der Dinge" steht hier die digitale Mündigkeit im Vordergrund: Die Schüler sollen lernen, was passiert, wenn Sie eine E-Mail versenden oder eine Internetseite aufrufen. Sie sollen sensibilisiert werden für das Thema Datensicherheit. Für sie sollen Begriffe wie „Vernetzung“ und „Cloud“ statt im Frontalunterricht durch praktische Arbeit in Technikprojekten verständlich werden.

Wie behandelt man das Thema "Internet der Dinge" in Schülerprojekten?

Egal ob man es Internet der Dinge (IoT) oder Industrie 4.0 nennt, die Vernetzung technischer Systeme wie Sensoren oder Steuerungen wird mit all ihren Vor- und Nachteilen unser zukünftiges Leben stark beeinflussen. Im Wesentlichen geht es hierbei um die Themen Kommunikation und Datenanlyse.

Die Schüler sind innerhalb von letsgoING schon mit einfachen Mikrocontrollern vertraut, welche Sensordaten erfassen, speichern und verarbeiten. Für das Internet der Dinge baut man darauf auf und vernetzt die Mikrocontroller untereinander oder mit einem Serverrechner bzw. Smarphone. Die Kommunikation via WLAN oder Bluetooth übernimmt das innerhalb dieser Arbeit entwickelte IoT-Modul von letsgoING.

Carolin Hahn hat in ihrer Bachelorarbeit verschiedene Schülertechnikprojekte in Bezug auf Lerninhalte im Bereich technische Kommunikation verglichen. Sie entwickelte ein IoT-Modul, welches für bestehende letsgoING Aufbauten die Kommunikation mit einem Smartphone (als Webserver) bzw. den Datenaustausch mit einem Datenbankserver (Raspberry Pi als MQTT-Server) ermöglicht.

Die Ergebnisse dazu finden Sie in Frau Hahns Bachelorarbeit im Downloadbereich dieser Seite.

Wie behandelt man die Themen "Datensicherheit" und "künstliche Intelligenz" in Schülerprojekten?

Dennis Fuchs hat in seiner Bachelorarbeit untersucht, wie Schüler anschaulich für Datensicherheit sensibilisiert werden können, und wie man für sie künstliche Intelligenz anfassbar und erlebbar macht.

Basierend auf der Kommunikation mittels letsgoING IoT-Modulen innerhalb eines lokalen Netzwerks werden einfache Möglichkeiten des Hackens wie z.B. das Ausspähen von Passwörtern oder Belauschen einer Internetkommunikation vorgestellt.

Der zweite Teil Hr. Fuchs Bachelorarbeit befasst sich mit künstlicher Intelligenz: Hier wurde ein Schülerprojekt entwickelt, in dem ein letsgoING-Roboter lernt, entlang einer Linie zu fahren: Dies tut er nicht, weil man vorher einen Regelalgorithmus programmiert hat, sondern weil ein neuronales Netz über Lernfahrten entlang der Linie trainiert wurde. Bemerkenswert ist hierbei, dass für die Berechnung des neuronalen Netzes ein Raspberry Pi ausreicht. Für die Anwendung des neuronalen Netzes reicht sogar der Arduino Uno des letsgoING Roboters aus. Daher eignet sich dieses Projekt ideal für letsgoING-Schülerprojekte, da die nötige Hardware schon vorhanden ist, und die Schüler mit der Programmierung des Roboters vertraut sind.

Näheres hierzu finden Sie in Hr. Fuchs Bachelorarbeit im Downloadbereich auf dieser Seite.