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Our project aims to introduce school children of all ages to scientific phenomena, especially those related to (digital) technology, by integrating interdisciplinarity through pedagogical participatory design (e.g. project weeks).

Among other things, the students should therefore create a robotic activity as a starting point for an alternative learning method in a new and diverse social environment in order to expand and deepen their knowledge and to advance the overall project with the aforementioned professional skills through topics such as social diversity, teamwork, etc. and to help the general public with this elaboration in everyday life after the completion of the project.


Project description

The project is based on the Digital (Picture) Story “The Mystery of Shadow and Echo” created by our group “Learn2Go!” - consisting of

Unser Projekt zielt darauf ab, Schulkindern aller Altersgruppen naturwissenschaftliche Phänomene, insbesondere jene aus dem Bereich der (digitalen) Technologie mithilfe der Einbindung von Interdisziplinarität durch pädagogisch geprägtes partizipatives Design (z. B. Projektwochen) näherzubringen.Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei unter anderem eine robotische Aktivität als Ausgangspunkt für eine alternative Lernmethode in einem neuen und vielfältig geprägten sozialen Umfeld erschaffen, um ihr Wissen zu erweitern und zu vertiefen und das Gesamtprojekt mit den genannten Fachkompetenzen durch Themen wie soziale Vielfalt, Teamarbeit usw. voranzutreiben und um nach Abschluss des Projekts der Allgemeingesellschaft mit jener Ausarbeitung im alltäglichen Leben weiterzuhelfen.

Projektbeschreibung

Das Projekt basiert auf der von unserer Gruppe „Learn2Go!“ - bestehend aus Mohamed-Deeq Langschwert, Lisa Mayer und and Sirin Shaltout - digital erstellten (Bild-)Geschichte „The which focuses on the scientific aspects of light, color and sound and is also based on childhood memories of those involved. By presenting our Digital (Picture) Story “The Mystery of Shadow and Echo“ („Das Mysterium von Schatten und Echo“), welche sich auf den naturwissenschaftlichen Aspekten von Licht, Farbe und Klang konzentriert und dabei auch auf Kindheitserinnerungen jener Beteiligten basiert. Durch die Präsentation unserer digitalen (Bild-)Geschichte "The Mystery of Shadow and Echo" möchte unsere Gruppe einen pädagogischen Ansatz für unser Projekt verfolgen. Jeder Schüler und jede Schülerin hat dieses wissenschaftliche Phänomen wahrscheinlich selbst erlebt und kann sich daher damit identifizieren. Im nächsten Schritt soll dieses Verständnis in ein Projekt übersetzt werden, das ein alltägliches und ebenso bekanntes Problem darstellt: Die Gefahr beim Ein- und Aussteigen bei öffentlichen Verkehrsmitteln oder bei der (maschinellen) Fortbewegung im Allgemeinen.

In unserer bereits erwähnten Robotikaktivität erbauten wir einen Roboter und dessen Umgebung mithilfe von folgenden Materialien: „LEGO Mindstorms“ mit einem Farbsensor, ein dazu passendes Samsung Tablet für das Programmieren des Roboters, eine weiße Tischoberfläche, weißes und farbiges Papier und Kartonteile. Jener Roboter soll dabei einen Zug bzw. eine öffentliche Transportmöglichkeit darstellen. In Bezug auf unsere digitale (Bild-)Geschichte beschlossen wir, das Element des Lichtes, der Farbe und Klangs einzubeziehen und dessen Rolle bei der Schaffung von Aufmerksamkeit/Achtsamkeit zu betonen. Das gesamte Konzept dreht sich daher um den Einsatz von Soundsystemen, um die menschliche Aufmerksamkeit zu erregen und damit auch die allgemeine Sicherheit in der Umgebung von öffentlichen Transportmitteln zu erhöhen. Menschen reagieren oft unbewusst auf Geräusche, welche verschiedene Reaktionen und Handlungen auslösen können. Um dies in unserem Projekt zu simulieren, haben wir den Roboter so programmiert, dass er auf visuelle Reize (verschiedenfarbige Sensorenplattformen auf den unteren Bahnsteigswänden) mit akustischen Reaktionen (zuerst Warnsignal als Gefahrendarstellung, dann beruhigende Melodie zur Signalisierung des Eintreffens) reagiert. Darüber hinaus wurde der Roboter mit einem Sensor ausgestattet, der in der Lage ist, zwei verschiedene Farben zu erörtern. Beim Erkennen jeder Farbe erzeugt der Roboter ein durch das Programmieren selektiertes Geräusch, welches auf diese bestimmte Farbe reagiert. Diese Einrichtung sollte demonstrieren, wie akustische Signale Verhalten und Wahrnehmung beeinflussen können, ähnlich wie die Elemente in unserer digitalen (Bild-)Geschichte „The Mystery of Shadow and Echo“. Durch die Integration von Klang in den Betrieb des Roboters haben wir die subtile, aber mächtige Wirkung von akustischen Hinweisen in alltäglichen Umgebungen wie einem Bahnhof hervorgehoben. Dieses Projekt hat nicht nur unsere digitale (Bild-)Geschichte zum Leben erweckt, sondern bietet auch eine praktische Erkundung der sensorischen Interaktion und Reaktionsfähigkeit in der Technologie

Echo”, our group wants to take an educational approach to our project. Every student has probably experienced this scientific phenomenon themselves and can therefore identify with it. The next step is to translate this understanding into a project that represents an everyday and equally well-known problem: The danger of getting on and off public transportation or (mechanical) transportation in general.

In our aforementioned robotics activity, we built a robot and its environment using the following materials: LEGO MINDSTORMS with a color sensor, a matching Samsung tablet for programming the robot, a white table top, white and colored paper and cardboard parts. The robot is supposed to represent a train or public transportation in general. In relation to our Digital (Picture) Story, we decided to include the element of light, color and sound and emphasize its role in creating attention/awareness. The whole concept therefore revolves around the use of sound systems to attract human attention and therefore also increase overall safety around public transportation. People often react unconsciously to sounds, which can trigger various reactions and actions. To simulate this in our project, we programmed the robot to respond to visual stimuli (different colored sensor platforms on the lower platform walls) with acoustic reactions (first a warning signal to indicate danger, then a calming melody to signal arrival). 

 In addition, the robot was equipped with a sensor that is able to detect two different colors. When detecting each color, the robot produces a sound selected by programming, which reacts to that particular color. This setup was intended to demonstrate how acoustic signals can influence behavior and perception, similar to the elements in our Digital (Picture) Story “The Mystery of Shadow and Echo”. By integrating sound into the robot's operation, we highlighted the subtle but powerful effect of acoustic cues in everyday environments such as a train station. This project not only brought our Digital (Picture) Story to life, but also provides a hands-on exploration of sensory interaction and responsiveness in technology.


Info
titleAllgemeine Informationen

Lehrveranstaltung

PS Development Spaces - Educational Robots and Social Diversity

Semester

Sommersemester 2024

Lehrender

Pelin Yüksel Arslan PhD

Projektbeteiligten

Mohamed-Deeq Langschwert

Lisa Katharina Mayer

Sirin Shaltout

Gruppe Group "Learn2Go!"

Hinweis
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titleDatenschutz
Der Beitrag wurde zur Veröffentlichung freigegeben:  NEINJA

Die Multimedialeninhalte (Fotos, Videos,...) dürfen ohne weiterer Rückfrage und MIT Namensnennung für nicht kommerzielle Zwecke durch den Arbeitsbereich Digitalisierung im Bildungsbereich weiterverwendet werden.

JA



Die Multimedialeninhalte (Fotos, Videos,...) dürfen ohne weiterer Rückfrage und OHNE Namensnennung für nicht kommerzielle Zwecke durch den Arbeitsbereich Digitalisierung im Bildungsbereich weiterverwendet werden.

JANEIN

Final robotic development of the project by the “Learn2Go!” group

Endgültige robotische Ausarbeitung des Projekts durch die Gruppe "Learn2Go!"

 

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nameVideo_Darstellung des Projektes.mp4
Erste robotische Ausarbeitung des Projekts durch die Gruppe "Learn2Go!"
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namePresentation_Learn2Go!.pptx
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Initial robotic development of the project by the “Learn2Go!” group


Materialien und Inspirationen zur Erstellung der robotischen Aktivitäten durch die Gruppe "Learn2Go!"Materials and inspiration for creating robotic activities from the “Learn2Go!” group

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Digitale Digital (Bild-)Geschichte "Das Mysterium von Schatten und Echo"/"The Picture) Story “The Mystery of Shadow and Echo" (in Englischer Sprache)Echo”:

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nameDigital Story_Gruppe "Learn2Go!".mp4
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https://drive.google.com/file/d/1hXe–WRZya0ILrpD3VX4aMcV9FxXYXsJ/view?usp=sharing sharing (Achtung: Hohes DatenvolumenAttention: High data volume!)





While working on our project, we encountered numerous difficulties. Initially, we believed that the sensors would not recognize the selected colors and that the many different sounds (warning signals, melodies, etc.) could not be generated. After several failed attempts, it turned out that the sensors required proximity to the color plates and an additional time distance, i.e. a longer driving distance, to achieve the expected results. Due to the high sensitivity of the sensor, we therefore decided to minimize the use of excessive coloring and the inclusion of a background design (e.g. design of a train station) in the creation of our wall as much as possible. The creation and programming of the robot also proved to be extremely challenging due to both the motor (problems with the controller, hence the use of cardboard rails) and sensory (sounds were added via recordings and the sound system of the LEGO MINDSTORMS motor via the tablet programming is very weak) problem representation. Creative approaches therefore had to be sought and often rethought by the team members.

As already mentioned, the project therefore has some limitations. The robot is designed to react only to colors and does not recognize light variations. This limitation restricts its ability to potentially interact with a wider range of environmental stimuli. The robot operates strictly according to the pre-programmed code and does not adapt to failed attempts. Furthermore, the robot's activity does not contain any form of artificial intelligence and therefore does not adapt or self-adapt to extra-natural occurrences, which could lead to major safety issues given the proposed environment and the many human interactions involved. There is still a lot of room for improvement in this respect.


However, the future potential applications of our project are equally diverse. Our project plays an important role in fostering critical thinking and problem solving skills, and prepares the need to involve diverse - and often even for the technology experts unknown - disciplines through the use of advanced technological devices. The development aims to create everyday scenarios and integrate real-life problems in order to develop the students' learning and problem-solving experience. By simulating a train environment, students can gain insights into the complexities and challenges of everyday life.

In addition, our project also promotes Austria's cultural heritage and could serve both tourism and Austria's security, as the melodies that one can hear after the warning signal sounds when the public transport arrives can also be replaced by well-known pieces of music by well-known Austrian artists. Of course, the selection of these pieces of music can also be done through several interactive (digital) votes with the Austrian population and thus also directly involve the Austrian people. This would also create a certain proximity to our project for outsiders to the project and emphasize the musical and cultural uniqueness of cities like Salzburg for both the population and visitors.

The target groups of this project are therefore basically unlimited and range from all ages and genders, as our project is linked to public transportation, with all types of people being found and therefore being if not directly, indirectly part of the project

Während der Arbeit an unserem Projekt sind wir auf zahlreiche Schwierigkeiten gestoßen. Anfangs glaubten wir, dass die Sensoren die ausgewählten Farben nicht erkennen und die vielen unterschiedlichen Geräusche (Warnsignale, Melodien usw.) nicht erzeugt werden können. Nach mehreren Fehlversuchen stellte sich heraus, dass die Sensoren Nähe zu den Farbplatten und eine zusätzliche Zeitstrecke also auch eine längere Fahrstrecke benötigten, um die erwarteten Ergebnisse zu erzielen. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit des Sensors entschieden wir uns deshalb, die Verwendung von übermäßiger Färbung und die Einbeziehung einer Hintergrundgestaltung (z. B. Design eines Bahnhofes) bei der Erstellung unserer Wand bestmöglich zu minimieren. Auch die Erstellung und Programmierung des Roboters bewies sich sowohl aufgrund der motorischen (Probleme mit der Steuerung, daher der Einsatz von Kartonschienen) als auch sensorischen Problemdarstellung als äußerst herausfordernd. Kreative Ansätze mussten daher von den Teammitgliedern gesucht und oftmals überdenkt werden.

Das Projekt hat wie bereits erwähnt deshalb einige Einschränkungen. Der Roboter ist so konzipiert, dass er ausschließlich auf Farben reagiert und keine Lichtvariationen erkennt. Diese Begrenzung beschränkt seine Fähigkeit, eventuell mit einem breiteren Spektrum an Umgebungsreizen zu interagieren. Der Roboter funktioniert strikt nach dem vorprogrammierten Code und passt sich nicht an fehlgeschlagene Versuche an. Des weiteren enthält die Aktivität des Roboters keine Form von künstlicher Intelligenz und ist daher nicht an außernatürliche Vorfälle anzupassen bzw. passt sich nicht selbst an die Gegebenheiten an, was angesichts der vorgeschlagenen Umgebung und den vielen menschlichen Interaktionen hierbei zu großen Sicherheitsproblemen führen könnte. Diesbezüglich besteht noch viel Ausbaufähigkeit.

Die zukünftigen potenziellen Anwendungen unseres Projekts sind jedoch ebenso vielfältig. Unser Projekt spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung von kritischem Denken und der Fähigkeit der Problemlösung und bereitet die Notwendigkeit der Einbeziehung von diversen – und oftmals auch unbekannten - Fachbereichen durch den Einsatz fortschrittlicher technologischer Geräte.Die Ausarbeitung zielt darauf ab, Alltagsszenarien zu schaffen und reale Probleme dabei zu integrieren, um das Lern- und Lösungserlebnis der Schülerinnen und Schüler zu entwickeln. Durch die Simulation einer Zugumgebung können Schülerinnen und Schüler dabei Einblicke in die Komplexitäten und Herausforderungen des alltäglichen Lebens gewinnen.Zudem fördert unser Projekt auch das kulturelle Erbe Österreichs und könnte dabei sowohl dem Tourismus als auch der Sicherheit Österreichs dienen, da die nach den Warnsignalklängen erklingenden Melodien beim Eintreffen des öffentlichen Transportmittels auch durch bekannte Musikstücke bekannter österreichischer Künstler ersetzt werden können. Natürlich kann die Auswahl dieser Musikstücke dabei auch durch mehrere interaktive (digitale) Abstimmungen mit der österreichischen Bevölkerung geschehen und somit auch die Österreicherinnen und Österreicher direkt miteinbinden. Dabei würde dann eine gewisse Nähe zu unserem Projekt auch für Außenstehende des Projekts bestehen und die musikalische und kulturelle Besonderheit von Städten wie Salzburg sowohl für die Bevölkerung als auch für Besucherinnen und Besucher hervorgehoben werden.Die Zielgruppen dieses Projekts sind daher im Grunde genommen unbegrenzt und reichen von allen Altersgruppen und Geschlechtern, da unser Projekt mit öffentlichen Verkehrsmitteln verbunden ist, wobei alle Arten von Menschen zu finden und auch wenn nicht direkt, indirekt Teil des Projekts sind

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