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Seite: https://www.hochschule-ruhr-west.de//forschung/forschung-in-den-instituten/institut-informatik/forschung-projekte/schuelerprojekte/mint-schulprojekte/
Datum: 27.05.2019, 02:25Uhr

Informatik für Schülerinnen und Schüler – MINT Schulprojekte

Herzlich Willkommen bei den MINT-Schulprojekten. Im folgenden sind alle momentan zur Verfügung stehenden Projekte aus diesem Bereich aufgelistet. Wir würden uns freuen Sie/ dich bald in einem unserer Projekte begrüßen zu dürfen.

MINT4U Projekte

Die Schülerinnen und Schüler lernen in den Projekten anhand von aufeinander aufbauenden Arbeitsstellungen die Materie kennen. Die Aufgaben werden an die jeweilige Altersklasse, den Zeitrahmen und die Vorkenntnisse angepasst. Die Projekte zeichnen sich hierbei durch einen hohen Praxisanteil aus und bieten den Schülerinnen und Schülern dadurch die Möglichkeit, handlungsorientiert zu lernen. 

Möglicher Ablauf eines Projekttages

09:00 UhrBeginn und Begrüßung, Vorstellung und Wahl der Projekte
09:30 UhrKurze Führung durch die Hochschule und Laborbesichtigung
10:00 UhrStart der einzelnen Projekte
12:00 UhrPause
12:30 UhrProjektarbeit
14:30 UhrEvaluation; Verabschiedung (Teilnahmebescheinigung)
15:00 UhrEnde


Projekt 1: „Mein eigener MP3-Player“

MP3-Player gibt es viele, aber keiner sieht so aus und bedient sich so wie Du es willst?

Dann ist dieses Projekt genau das richtige. Hier werden wir in der Gruppe gemeinsam diskutieren, was eine gute Bedienung für einen MP3-Player ausmacht und wie ein MP3-Player gestaltet werden kann, so dass er Deinem persönlichen Geschmack entspricht. In dem Projekt werden Aspekte der Mensch-Computer-Interaktion und Bildbearbeitung nicht nur vorgestellt, sondern praktisch ausprobiert. Am Ende werdet Ihr selbst einen MP3-Player für den PC gestalten, der die gemeinsam entwickelten Ideen realisiert und von Euch mit nach Hause genommen werden kann.

Vorkenntnisse sind nicht erforderlich, können aber, wenn vorhanden (z. B. Bildbearbeitungsprogramme), in das Projekt mit eingebracht werden.

  • Fachrichtung: Mensch-Computer-Interaktion, Bildbearbeitung
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 8.–13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 5–12

Projekt 2: „Meine eigene Wii“

Wie entwirft und entwickelt man ein iPhone, Spielkonsolen oder intelligente Fernsehgeräte und was macht ihren Erfolg aus?

Schlüpft für einen Tag in die Rolle eines Steve Jobs!

In diesem Projekt werden die Konzepte der sensoriellen Erfassung von menschlichen Bewegungen vermittelt und getestet. Ihr könnt in Gruppenarbeit am Entwurf eines intelligenten Haushaltsgerätes mitwirken. Verwendet werden die Sensoren der Spielekonsolen Wii (Wiimote), Xbox (Kinect) und PlayStation (Move). Hierbei werden auf Basis der Sensorinformationen mögliche Gesten identifiziert und auf entsprechende Aktionen abgebildet. Diese können zur Steuerung von intelligenten Haushaltsmaschinen eingesetzt werden. Am Ende des Tages haben wir ein neues intelligentes Gerät für den Alltag entworfen.

Vorkenntnisse sind nicht erforderlich, können aber, wenn vorhanden, in das Projekt mit eingebracht werden.

  • Fachrichtung: Sensorik, Robotik
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 11.–13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 5–12

Projekt 3: „Roboter erkunden den Mars“

Roboter werden heute in vielen verschiedenen Bereichen angewendet.

Zum einen werden sie zur Erkundung von fremden Umgebungen aber auch an schwerzugänglichen Orten eingesetzt. Sie kriechen in schmale Kanäle und suchen nach undichten Stellen oder sammeln und analysieren Bodenproben auf dem Mars. Ein anderes Anwendungsfeld sind Serviceroboter bspw. arbeiten sie im Haushalt als selbst fahrender Roboterstaubsauger. Für diese vielfältigen Aufgaben müssen Roboter mit Menschen kommunizieren und interagieren, neue Umgebungen wahrnehmen und sich darauf einstellen. Doch wie funktioniert das? Das wollen wir gemeinsam an der Hochschule Ruhr West am Institut Informatik in Bottrop herausfinden und versuchen.

Nach einer kurzen Einführung der LEGO Mindstorms könnt Ihr mit den Robotern experimentieren und sie fahren, tanzen und Signale senden lassen. Mit den gesammelten Erfahrungen sollt Ihr dann eine kleine Marserkundung simulieren.

  • Fachrichtung: Robotik, Programmierung
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 5.– 8. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 6–12

Projekt 4: „Geister fahren – Roboter bewegen die Welt“

Roboter haben vielfältige Einsatzbreiche vom Industrieroboter, über Serviceroboter, die den Alltag erleichtern sollen hin zum autonomen Erkundungsroboter.

Teilweise nehmen sie schon fast menschliche Gestalt an (Humanoide Roboter).

Am Hamburger Container Terminal, eines der modernsten Terminals werden sogenannte Automated Guided Vehicle (AGV) eingesetzt. Die Container werden mit Kränen vom Schiff und mit Transportfahrzeugen fast automatisch zur Lagerhalle transportiert. Doch wie funktionieren die AGVs und woher wissen sie, wo sie lang fahren müssen? Und was hat das alles mit Robotern zu tun? Diese spannenden Fragen versuchen wir gemeinsam in dem Projekt zu lösen.

Nach einer kurzen Einführung der LEGO Mindstorms NXT könnt Ihr mit den Robotern experimentieren und sie fahren, tanzen und Signale senden lassen. Mit den gesammelten Erfahrungen soll dann ein Containertransport wie am Hamburger Hafen simuliert werden.

  • Fachrichtung: Robotik, Programmierung
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 5.-8. Klasse
  • Anzahl d. Teilnehmer: 6-12

Projekt 5: „Geheime Botschaften“

Heutzutage verschickt jeder geheime Botschaften.

In der Regel geschieht dies im Internet unbewusst und ohne etwas Besonderes zu tun. Wenn Ihr Euch z.B. bei Facebook oder StudiVZ einloggt, werden Eure Daten verschlüsselt übertragen. Dies ist notwendig um sicherzustellen, das Euer Benutzername und Euer Passwort nicht für andere ersichtlich wird. Häufig kann es aber auch notwendig sein, geheime Botschaften z.B. an Eure Freundinnen, zu übertragen. Im Rahmen dieses Projekts werden wir uns anschauen, wie man auf relativ einfache Art und Weise eine Botschaft während der Übertragung geheim halten kann.

In einem zweiten Schritt schauen wir uns an, wie man versuchen kann eine geheime Botschaft zu entschlüsseln. Wir werden dazu versuchen einen Songtext, den eine Band im Rahmen einer geheimen Botschaft an ihren Produzenten versendet, lesbar zu machen.

  • Themenrichtung: Kryptographie
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 8.–13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 5–12

Projekt 6: „Spieltheorie – Poker“

In dem Workshop lernt man, wie Computer Poker spielen können.

Hierzu gibt es eine kurze Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung und die Spieltheorie anhand des Poker-Kartenspiels. Anschließend werden in der Gruppe gemeinsam verschiedene Strategien und Algorithmen erarbeitet, mit deren Hilfe Computer komplexe Spielsituationen eigenständig bewerten und durchführen können.

Exemplarisch werden diese Strategien am Beispiel eine selbstständig spielenden Pokerprogramms implementiert.

  • Fachrichtung: Wahrscheinlichkeitsrechnung, Spieltheorie, Algorithmen
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 10.–13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 5–12

Projekt 7: „digi4school: Spannende Experimente mit kleinen Computern“

Wie werden Informationen und Daten auf dem Computer oder in technischen Systemen gespeichert und wie lassen sich diese steuern?

Mit ein wenig Fingerspitzengefühl werden einfache Schaltungen aufgebaut und Speicherbauteile gesteuert. Dabei wird der Umgang mit elektronischen Bauteilen praktisch erprobt.

Nach einer kurzen Einführung in das binäre Zahlensystem und das Kennenlernen des Binärcodes am konkreten Beispiel einer Alarmanlage könnt ihr eine Steuerung für ein Lichtspiel (Lauflicht) selbst entwickeln und aufbauen. Ist alles auf dem Mikrocontroller-Board "Arduino" richtig gesteckt beginnen die LED-Leuchten zu blinken. Dafür sind keinerlei Vorkenntnisse nötig.

  • Fachrichtung: Digitaltechnik
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 7.–13. Klasse

Projekt 8: „Scratch“

Scratch ist eine Programmiersprache, mit der man interaktive Geschichten, Animationen, Spiele, Musik- und Kunstwerke erstellen kann.

Scratch wird am MIT Media Lab von der Lifelong Kindergarten Group entwickelt, um junge Menschen für MINT zu motivieren. Indem in kleinen Gruppen eigene Scratch Projekte erstellt werden, lernen die Schülerinnen und Schüler insbesondere die Mathematik und die Informatik kennen und vertiefen ihr kreatives Denken, logisches Schlussfolgern und gemeinsames Arbeiten.

Ziel des Projektes ist es, in Kleingruppen (2-3 Schüler) erste Erfahrungen mit Programmieraufgaben zu sammeln und in diesem Kontext ein einfaches Ping-Pong-Spiel zu entwickeln. Für die Entwicklung der Programme soll ein kreditkartengroßer Einplatinen-Computer auf Linux-Basis bereitgestellt werden, der von der Raspberry Pi Foundation entwickelt wurde. Die eingesetzte Hardware soll verdeutlichen, wie Spiele auf einfachen mobilen Geräten (Handy,...) umgesetzt werden können.

  • Fachrichtung: Programmierung
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 5.–10. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 5–15

Projekt 9: "Actionpro x7 - spannende Filmaufnahmen mit einer Action-Kamera"

Die ACTIONPRO X7 Kamera ist eine sogenannte Action-Kamer, die mit sehr hohen Bildraten (bis 240 Bilder pro Sekunde) und HD Auflösung ideal für professionelle Filmaufnahmen ist und die Wiedergabe von Videos in Slow Motion erlaubt. Solche Kameras kommen überall dort zum Einsatz, wo schnelle Bewegungen oder Materialverhalten analysiert werden müssen.

Die Schülerinnen und Schüler erhalten in diesem Projekt Einblicke in die Welt der professionellen, digitalen Foto- und Videotechnik und kommen somit in Kontakt mit den Modulen Bildverarbeitung und Mensch-Technik-Interaktion. Die Teilnehmer können sich während sportlicher Aktivitäten filmen oder aber die Kamera auf mobile Systeme (Quadrocopter) montieren. Dabei werden selbst schnelle Bewegungen aufgezeichnet und können untersucht werden. Die Kamera lassen sich auch direkt vorort an Schulen einsetzen.

  • Fachrichtung: Bildverarbeitung
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 8- 13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 8–15

Projekt 10: "Wir schauen in die Zukunft – Virtual Realitiy"

Dieses außergewöhnliche Schulprojekt bietet Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit auf dem Stand der neusten Technik mithilfe der Virtual-Reality-Brille "Oculus Rift", Technik und Anwendungen der virtuellen Realität kennenzulernen. Oculus Rift ist ein auf dem Kopf getragenes visuelles Ausgabegerät, das an einem Computer erzeugte Bilder auf einem augennahe Bildschirm darstellt. Durch die eigentlich kleinen Monitore unmittelbar vor den Augen wirkt das Bild so groß wie eine Leinwand.

Zunächst dürfen die Schülerinnen und Schüler die Brille kennenlernen und ausprobieren. Es folgt eine Einführung in die Technik der Brille sowie in das Thema der virtuellen Realität. Anschließend können die Schülerinnen und Schüler ihre eigene, kleine virtuelle Welt bzw. ein Objekt am PC aufbauen. Als letzten Schritt darf die eigene virtuelle Welt mit der Brille "besucht" werden.

  • Fachrichtung: Bildverarbeitung
  • Dauer: ca. 4 Stunden
  • Alter: 8- 13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 8–15

Projekt 11: "Neurofeedback - Wie lassen sich Aktionen im Gehirn messen und für die Steuerung eines Programms nutzen?"

Das nicht-medizinische Messsystem Emotiv EEG ermöglicht eine Mehrkanal-Elektroenzephalografie im Bereich sowohl der Neurotherapie als auch des Neurofeedbacks bzw. des sogenannten Brain Computer Interfaces. Unter Elektroenzephalografie versteht man eine Methode der medizinischen Diagnostik und der neurologischen Forschung zur Messung der summierten elektrischen Aktivität des Gehirns durch Aufzeichnung der Spannungsschwankungen an der Kopfoberfläche. Bei dem Emotiv EEG Research SDK handelt es um ein Einstiegssystem, das Möglichkeiten zur Demostration neuronaler Reaktionen des Gehirns als auch zur soliden Nutzung als Brain Computer Interface für Spiele oder andere Anwendungen bietet.

Das Schülerprojekt soll den TeilnehmerInnen am Beispiel der EEG-Messung für die Steuerung von Computersystemen den Nutzen von Informatik in auf den ersten Blick "fremden" Fächern wie Biologie, Psychologie, Medizin aufzeigen. Dabei bieten wir den Teilnehmern die EEG-Messung als Versuchsperson kennenzulernen z.B. Veränderungen der Gehirnströme bei Augen auf und zu, ... Die Teilnehmer und Teilnehmerinnen wird ein Programmierwerkzeug zur Verfügung gestellt, um ein "gedanken-gesteuertes" Ping-Pong-Spiel zu programmieren. Dieser Teil lässt sich für höhere Klassenstufen mit Programmierkenntnissen auch erweitern.

  • Fachrichtung: Ehealth
  • Dauer: 4 Stunden – 2 Tage
  • Alter: 10 - 13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 8–15

Projekt 12: "Fliegendes Auge - Unbemannte Flugmannöver mit der AR.Drone"

Bei der AR.Drone handelt es sich um einen Quadkopter, der sich spielend leicht mit Hilfe von Smartphones oder Tablets steuern lässt. Ausgestattet mit Ultraschallsensoren und Kameras stabilisiert sich die Drohne von selbst und sorgt somit für ein spannendes Flugerlebnis.

Eine frei verfügbare Schnittstelle erlaubt die Programmierung der Drohne und ermöglicht somit autonomes Fliegen. Den Teilnehmern wird ein Framework zur Verfügung gestellt, welches die Programmierung simpler Befehle ermöglicht, wie z. B. Starten und Landen, vorwärts und rückwärts fliegen. Die Schüler lernen in diesem Experiment Grundlagen der Programmierung anhand eines praxisnahen Beispiels kennen und haben neben
der Programmierung die Möglichkeit, die Drohne mittels Gamepad bzw. Smartphone selbst zu steuern und in die Rolle eines Piloten zu schlüpfen.Die Drohne lässt sich ebenfalls für Bildverarbeitungsaufgaben einsetzen und eignet sich somit auch zur Realisierung von Projekten für höhere Klassenstufen.

  • Fachrichtung: Programmierung, Bildverarbeitung
  • Dauer: 2 Stunden
  • Alter: 9 - 13. Klasse
  • Anzahl der Teilnehmer: 8 - 20