Ergebnisse
Das fertige Spiel:
Ein paar Figuren aus der Nähe
Erfahrungsbericht
Die Arbeitseinteilung hat gut funktioniert. Manchmal musste man Mitglieder in den stressigen Phasen des Semesters an Abgabetermine erinnern, aber im Großen und Ganzen hat alles gut geklappt. Die größten Schwierigkeiten ergaben sich beim finden von gemeinsamen Arbeitsterminen im Lab. Hier empfiehlt sich tatsächlich die Erstellung eines Arbeitsplans und ein vorzeitiges Festlegen der Termine. Das Projekt selbst erscheint in Hinblick auf die Umsetzbarkeit in der Schule als sehr gut machbar, bedarf aber eines Zeitaufwandes von ca. 4 Wochen. Eine Umsetzung in einem kürzeren Zeitraum erscheint als praktisch sehr schwierig.
Wichtigste "Lessons Learned":
- Beim Arbeiten und vor allen beim ersten Mal arbeiten mit den 3D Drucken braucht man Zeit, Zeit, Zeit und nochmals Zeit. Wir selbst haben das Zeitmanagement teilweise sehr naiv angesetzt und mussten laufend mehr Zeit für diese Arbeitsschritte verplanen.
- Beim Arbeiten in der Schule würde sich unter Umständen eine Schullizenz zum Download von besonders hübschen Modellen auf einer professionellen Seite auszahlen. Ggf. müsste man hier mit der Schulleitung eine Lösung finden.
- Auch nicht perfekte Figuren sollten im Bewertungsprozess gelobt und anerkannt werden, da es sich hier um tatsächliches "Learning by Doing" handelt
Project information
Project goals
The goal of the project was to create a learning activity for secondary school students including the concepts of Participatory Design and Computational Empowerment, using LEGO Mindstorms as a tool.
Idea
Originating from a childhood story about falling things, we are trying to measure the times different objects need in order to fall to the ground: through that, we will talk about gravity and air resistance whilst making it visible. After that we can use the time of objects that overcome the air resistance to measure our gravity, resulting in a combination of seen, felt, observed and calculated physical daily phenomena.
Digital Story
Race to the Bottom - Digital Story.mp4
The script for the digital story was created based on the above idea, and animated using Canva and its freely available licensed resources.
Target group
The activity is aimed at 3rd grade secondary students (AHS or MS). The following points of the 3rd grade physics curriculum are relevant here:
Energy, fields, forces and interactions
Analyse and explain natural phenomena, formulate scientific questions and hypotheses
Model and interpret data through mathematical and physical models
Mechanics: Qualitatively investigate, document and communicate the impact of different forces observed in everyday life
Learning objectives
Students can use LEGO Mindstorms to execute their own ideas.
Students can develop and execute ideas to investigate the topics of gravity and air resistance.
Students can find conclusions regarding gravity and air resistance from their experiments.
Students can name the fields of knowledge they used in order to create their robot.
Students are aware of their abilities of problem evaluation, decomposition, abstraction, generalisation and algorithm design.
Impact of the topic
The concept of objects falling under gravity is a familiar one, but many students might not have given it much thought if it hasn’t come up during regular physics lessons yet. Achieving the shift from an everyday to a scientific perspective is one of the goals of the activity.
Working with LEGO Mindstorms should also promote the students‘ problem solving skills and motivate them by giving them a feeling of competency upon achieving their goals.
Exploring and explaining the topic
An advantage of the chosen subject matter is that the concept of dropping something is intuitively obvious and doesn’t need further explanation – students can focus on how to build a dropping mechanism with the materials at hand. The experience and data they gather building and testing their mechanism can then be integrated in a mathematical and scientific explanation of the topic, which should result in a natural and motivated learning process.
Implementing the activity
The central question of this lesson is how to measure the speed of a falling object. Students are shown the digital story as an introduction and inspiration, posing the question why a leaf falls slower than a tree. The activity is planned as a half-day trip to the CE-LAB. The students are divided into small groups, and each group is given a LEGO Mindstorms set to experiment with and ample time to execute their ideas. At the end of the activity, there is some time for the groups to present their findings and discuss what they learned.
Participatory Design issues
The activity is designed with Participatory Design in mind, allowing students to develop their own solutions to the problem. A possible issue regarding this style of teaching is that students who are possibly discouraged in topics of STEM, such as female students, are often overlooked and disinterest is attributed as a personal choice.
When inviting students to a project week where they self-register it’s important create invitations that are equally inviting to both boys and girls, possibely favouring girls' interests.
The groups of students should be left to divide themselves in the groups they are most comfortable with. When working in their groups students are encouraged to find ways of working they find appealing.
Computational Empowerment
When designing this activity a wide variety of themes are incorporated through the context. This project adresses consequences of digital literacy, digital citizenship and autonomy in digital realms and applies concepts of Computational Empowerment.
Through digitalisation we all need to be able to understand that the digital world actively affects how we live and the decisions we make. Becoming literate in creating code and creating artifacts to support this allows students to understand how digital products are created and might also affect our personal lives. Every student should be aware of their own rights and be able to discern whether the products they use are working in their own interest.
Additionally, having a setting where students solve a problem helps them learn the five CE skills. They become more fluent in identifying
1) problems and being able to compartmentalise them
2) how to create repeatable solutions,
3) how to decide wether solutions are effective,
4) how to simplify processes and
5) how to take previous solutions and reimplement them.
Allgemeine Informationen
Lehrveranstaltung
PS Development Spaces - Educational Robots and Social Diversity
Semester
Sommersemester 2024
Lehrender
Pelin Yüksel Arslan PhD
Projektbeteiligten
Elias Gailberger, Florian Gutmann, Wolfgang Miksits (Team "Bionicles")
Testing the activity
Preliminary tests
Single big trapdoor design Faster double door Sensor assembly
(too slow)
Dropper design v2
Having a single motor handle Dropper v2 (good for bricks, Dropper v2 (empty)
both doors (too weak) too small for light objects)
Dropper v2 (open)
Dropper v2 (closed)
Building the tower
Adapting standard LEGO Back of the tower Front of the tower, with
blocks to the LEGO Technic assembled Mindstorms parts
system
Finished tower
...with insert for dropping ...with loaded "heavy object" ...with empty platform ...with loaded "light object"
LEGO bricks (Post-it note)
Mindstorms code used in the successful tests
Final test
lego_drop_heavy.mp4lego_drop_light.mp4
Dropping something heavy Dropping something light
Evaluation
Difficulties
Difficulties that arose during our testing of the activity were firstly the length of the cables. Having them in only one fixed size, expensive to reorder for potential hardware hacking and fairly short really limits machines that try to have a bigger size.
We used a second sensor from another kit, so it wouldn’t even be possible make it with one Lego kit.
Using one sensor was very inaccurate and couldn’t deliver results that were good enough to work with further.
The plastic piece bouncing out of the sensor area was solved by using the instruction manual as a dampening device, therefore still only using original Lego components.
The AI image generation posed difficulties with creating consistent character design, and had problems creating moving images, prompting us to use Canva and stock footage as opposed to AI content.
Limitations
LEGO Mindstorms might not accessible to every class due to its pricey nature, one set being 434,- via betzold.at at this moment. Thinking about doing it with an entire class would probably multiply the cost by 4 or 5 to still not have a too big group size. Therefore, it could be necessary to do an excursion if the kits are not a feasible option to one’s
particular school. This is also why the activity is designed around a visit to the CE-LAB, and even then it is infeasible to let a whole class participate - dividing a whole class onto 4 Mindstorms kits would lead to impractical group sizes.
The excursion offers new information to the students whilst being very incompatible with an ordinary timetable, still leaving it as a possibility for a specialty workshop at the end of the year or similar, but still limiting if the school isn’t implementing a system like that.
Potential uses for the future
This activity can set a first contact with „out of school“ makerspaces and therefore offers a new set of tools, often unobtainable by a lot of educational facilities.
It can be implemented as one „end of the school year“ intensive course, creating a visible connection point for the arts & crafts and physics teachers to cooperate. Having it in an external space could also make students see their potential interest in working in the research field due to the investigative Nature and the appearance of the CE-Lab.
By having an eye on the female students‘ interactions with the material it could be a possible groundwork to empower future women in stem and set the stage for gender balance in this sector.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Our primary goal was to ensure that students were actively involved in the project and had the opportunity to work independently. We also wanted to provide them with ample space for their ideas. The initial question, "What are clouds?" was intriguing but too abstract to be answered visually using Lego Mindstorms. Therefore, we refined it into the question, "Why are some clouds positioned higher in the atmosphere?" This more specific question allowed us to narrow down the topic and focus on a particular cloud phenomenon. Once the topic was narrowed down, the subsequent steps became easier, and the project outline became more precise.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Das Finden der passenden Prompts für unser Thema gestaltete sich zunächst als herausfordernd. Besonders wichtig war uns, dass sie korrekt und verständlich für die Schülerinnen und Schüler formuliert sind. Außerdem sollten sie auf verschiedene Beispiele anwendbar sein und auch Erstsprachen berücksichtigen können.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Das Projekt, einen Stadtteil in Minecraft nachzubilden, war eine einzigartige und spannende Erfahrung. Es war faszinierend, theoretisches Wissen auf so kreative und interaktive Weise umzusetzen. Besonders beeindruckend fanden wir die Möglichkeit, verschiedene Fächer wie Mathematik, Informatik und Geographie zu verknüpfen. Das Skizzieren des ausgewählten Stadtteils bereitet ebenfalls Freude und weckt Interesse, sich mehr mit der eigenen Umgebung außeinander zu setzen.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Auf jeden Fall hat die Gruppenarbeit hervorragend funktioniert. Jeder war zuverlässig, engagiert und hatte klar definierte Aufgaben und Verantwortungsbereiche. Wir sind auch der Meinung, dass unser Projekt sehr gut in der Schule umsetzbar sein wird
Gelernte Lektionen:
- Eine gute Kommunikation im Team ist notwendig, um ein erfolgreiches Projekt zu gestalten.
- Die Materialwahl braucht Zeit, viele Vergleiche und Probeschnitte.
- Das richtige Aufteilen der Aufgabenbereiche ist vorteilhaft (anhand der Vorkenntnisse und Eigenschaften der Gruppe).
- Ein Prototyp hilft, sich über Ideen auszutauschen und hält das Ziel, ein Projekt in 3D, vor Augen.
- Für die Arbeit mit dem Lasercutter sollte ausreichend Zeit eingeplant werden (für Einführung, Probeschnitte, usw.).
Ergebnisse
Bitte um Entschuldigung, dass es 4 Teile geworden sind. Es ging sich andernfalls nicht aus bezüglich der maximalen Dateigröße. ^^
Präsentation für die Nachwelt.mp4Präsentation für die Nachwelt 2.mp4Präsentation für die Nachwelt 3.mp4Präsentation für die Nachwelt 4.mp4
Erfahrungsbericht
Umsetzung des Projekts im Rahmen der Lehrveranstaltung hat gut funktioniert. Einige Schritte wären noch notwendig um eine erfolgreiche Lehreinheit sicherzustellen.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
In der Lehrveranstaltung hat das Erstellen der Wappen, sowie das Hineinsetzen eines eigenen kleinen Designs gut funktioniert. Die Handhabung der Stickmaschine, vor allem bei mehreren Drucken, die hintereinander durchgeführt werden, gestaltete sich aber als ausführlicher als erwartet, da ein Wechsel z.B. des Unterfadens, inklusive Aufspulung, sich schon als zeitaufwändig erweist.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Unser Projekt bietet nicht nur Vielseitigkeit und Abwechslung, sondern erlaubt den SchülerInnen auch, ihr eigenes Lerntempo zu wählen. Die verschiedenen Lernniveaus passen sich den Fähigkeiten der Kinder an und eliminieren somit mögliche Langeweile, die schwächere Lernende verspüren könnten, wenn der Unterricht zu anspruchsvoll wird und umgekehrt. Zudem kann die Methode leicht adaptiert werden. Auf diese Weise kann auf die individuellen Bedürfnisse eingegangen werden, ohne dass die Lehrperson sich zweiteilen muss. Die Anleitungen und das Arbeiten erfolgen hier somit über Übungen, wie beispielsweise bei Hausaufgaben. Da einige aus unserer Gruppe mit legasthenischen Kindern zusammenarbeiten, war dieses Projekt aufschlussreich und bereichernd und kann gut im Unterricht verwendet werden. Hoffentlich führt es also zu positiver Rückmeldung, sowie sie aus dem Feedback ersichtlich war – auch unsere KollegInnen betonten nämlich mehrmals, dass sie keine großen Hürden sehen und dass die Methode pädagogisch wertvoll sein kann. Einige Hindernisse sind immer gegeben: So benötigt jede Schule, die mit dieser Strategie arbeitet, eine gute technische Ausstattung, willige Lehrkräfte, die Zeit aufbringen können und die Motivation, sich mit dem Thema überhaupt auseinanderzusetzen.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Zusammenfassend ist feststellbar, dass HelloHistory für den Einsatz im Unterrichtsfach Geschichte und Politische Bildung sowohl Chancen als auch Herausforderungen mit sich bringt. HelloHistory eignet sich besonders gut zur historischen (De-)Konstruktion der erhaltenen Chat-Inhalte und Aussagen. Zudem bietet Humy.ai die Möglichkeit, historische Themen auf verständliche Weise zu vermitteln, indem die KI dazu aufgefordert wird, diese in einfacher Sprache (oder auch in einer anderen Sprache) darzustellen. Es ist jedoch anzuführen, dass die KI ihre Antworten manchmal unerklärlicherweise abbricht.
Hierfür konnte bislang von den Verfasser*innen keine Lösung gefunden werden, da dies auch nicht bei allen Versuchen der Fall gewesen ist. Eine besondere Herausforderung während des Einsatzes im Unterricht stellen unpassende und nicht authentische Antworten der KI dar. Diese gilt es im Rahmen der Reflexion genau unter die Lupe zu nehmen. Daraus ergibt sich das Potential, Schüler*innen über die Authentizität von Quellen aufzuklären und ihr kritisches Denken zu fördern.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Der Workshop wurde nicht durchgeführt. Jedoch gab es in unserem Seminar zwei Feedbackrunden, mit welchen unser Projekt stets reflektiert und verbessert wurde. Einige der Anwendungen sind leider mit Kosten verbunden, die entweder von der Lehrperson oder der Schule getragen werden müssen. Es gibt jedoch kostenlose Testversionen mit eingeschränkten Funktionen, die verwendet werden können. Auch wurde angemerkt, dass sich Lehrer*Innen vielleicht zu sehr auf diese Tools stützen und die Schüler*Innen nicht fordern würden. Mit unserem Workshop möchten wir das Konzept und die Anwendungen dahinter erklären, jedoch können wir nicht beeinflussen, wie Lehrpersonen daraufhin ihren Unterricht gestalten. Da sich das Thema KI sehr rasch entwickelt, müsste jeder für sich selbst generell überlegen, wie bzw. ob man als Lehrperson Künstliche Intelligenz für die Unterrichtsplanung einsetzt.
Stop-Motion-Film.mp4Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Unserer Meinung nach bietet das didaktische Konzept von Stop-Motion-Filmen im (Deutsch-) Unterricht mit Lego eine kreative Möglichkeit, sprachliche Fähigkeiten zu fördern, Medienkompetenz zu vermitteln und Teamarbeit zu stärken. Sowohl uns selbst, als auch anderen Studierenden hat das Ausprobieren viel Freude bereitet und wir könnten uns gut vorstellen, dass auch SchülerInnen das Projekt als eine willkommene Abwechslung zum Schulalltag sehen könnten.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Das Lösen der Aufgaben ist mit der App ohne technische Schwierigkeiten machbar.
Ergebnisse
Erfahrungsbericht
Wir haben eigentlich sehr gute Erfahrungen gemacht und auch sehr gutes Feedback erhalten nach dem Stationenbetrieb. Es ist auf jeden Fall eine sehr lustige und aufregende Art den Kindern den neuen Unterrichtsstoff zu vermitteln. Das Einzige, was wir im Nachhinein feststellen mussten, war, dass es deutlich schwieriger ist als gedacht den Sphero durch die Straßen zu navigieren. Aber das sollte im Endeffekt kein großes Problem darstellen.
Ergebnisse
Im Laufe des Projekts wurde ein TikTok Account erstellt: https://www.tiktok.com/@pixelkids3
Anbei laden wir die Unterlagen hoch, die wir für den Unterricht aufbereitet haben, sowie Bilder von unseren Ergebnissen.
Erfahrungsbericht
Die Gestaltung des Projekts verlief ohne grobe Hindernisse. Bei einem abschließendem Test machten wir die Erfahrung, dass das PixelArt Tool welches wir verwenden gut ankommt. Weiters haben wir auch einige Charaktere sticken können.