MINT - Unterricht  mit  Arduino und anderen

Um Grundschulkindern erste Programmiererfahrungen zu ermöglichen, bieten sich Entwicklungsumgebungen an, die mit grafischen Werkzeugen arbeiten.

Für den Einstieg empfiehlt sich "Scratch 2", dessen Offline-Version hier heruntergeladen werden kann.

Nach dem Programmstart kann durch einen Klick auf die Weltkugel neben dem Schriftzug "Scratch" aus einem Menü Deutsch ausgewählt werden.

Eine Schritt für-Schritt-Anleitung und viele anspechende Programmierbeispiele finden sich im Internet.

Sollte mit zunehmenden Programmiererfahrungen eine Hardware-Schnittstelle benötigt werden, wie sie beispielsweise für die Steuerung lenkbarer Fahrzeuge und andere bewegliche Teile (Robotik) bedeutsam sind, dann bietet sich "Snap4Arduino" an, ein Ableger von Scratch. 

S4A ist kostenlos. Um das Programm nutzen zu können, muss eine zum Betriebssystem passende Installationsdatei von der Internetseite des Anbieters heruntergeladen und gestartet werden. Über das Zahnrad in der Kopfzeile lässt sich als Sprache Deutsch auswählen.

Die Programmierung entspricht der von Scratch. Wie einfach das ist, soll die Umsetzung folgender Spielidee zeigen: Mit Hilfe der Pfeiltasten auf der Computer-Tastatur soll ein selbst erstelltes Objekt durch ein Labyrinth gesteuert werden. Eine Berührung der Begrenzungen bringt das bewegte Objekt zurück zum Ausgangspunkt. Wenn das Ziel erreicht ist, wird eine Erfolgsmeldung ausgegeben und das Spiel neu gestartet.

Und so ist vorzugehen:

  1. Snap4Arduino starten.

  2. Im weißen Feld mit der rechten Maustaste auf den Pfeil ("Sprite") klicken und in dem sich öffnenden Menü "delete" auswählen.

  3. Am unteren Rand auf das Pinselsymbol klicken, um den "Paint Editor" zu öffnen.

  4. Im Menü links den gefüllten Kreis und eine Farbe anwählen, dann einen kleinen Punkt zeichnen und mit "OK" bestätigen.

  5. Zum Erstellen des Labyrinths auf "Stage" klicken, den Reiter "Backgrounds" auswählen und über das Pinselsymbol den "Paint Editor" öffnen.

  6. Das ungefüllte Rechteck anwählen, die Pinseldicke auf einen Wert zwischen 10 und 15 einstellen und mit gedrückter Shift-Taste vier ineinandergestellte Quadrate zeichnen. Die Abstände sind so zu wählen, dass der vorher erstellte Sprite zwischen die Linien passt.

  7. Mit dem Linienwerkzeug und dem Radierer das Labyrinth vollenden. Fehlversuche können mit Klick auf "undo" korrigiert werden.

  8. Die Mitte des Labyrinths mit einem grünen Quadrat ausfüllen und "OK" drücken.

  9. Zum Programmieren den Reiter "Scripts" auswählen und durch Aneinanderreihen der Blöcke festlegen, mit welchen Tasten der rote Punkt gesteuert werden kann und was geschehen soll, wenn er mit Schwarz oder Grün in Berührung kommt. Die Blöcke werden auf der Programmieroberfläche links vorgehalten. Sie müssen in die Mitte gezogen und wie unten dargestellt zusammengesetzt werden. Die Farben helfen, die richtigen Kategorien zu finden. Hier der sich selbst erklärende Code: 

Um konkrete Hardware zu programmieren, wird ein Mikrocontroller benötigt, beispielsweise der "Arduino UNO".

Im ersten Schritt wird das UNO-Board über USB mit dem Computer verbunden, auf dem die Arduino-Software und  "Snap4Arduino" installiert ist. Dann wird die Arduino-IDE gestartet, über >Datei >Beispiele >Firmata der Sketch "StandardFirmata" geladen und auf das Board übertragen. 

Startet man danach "Snap4Arduino", muss links oben das Feld "Arduino" angeklickt werden. Darauf öffnet sich ein Menü. Ein Klick auf "Connect Arduino" bindet das Board ein. 

Hier ein Programmierbeispiel, das die auf dem Arduino UNO fest verbaute LED zum Blinken bringt

Anzumerken ist, dass "Snap4Arduino" den Code nicht dauerhaft auf den Mikroprozessor überträgt, sondern alle Vorgänge vom Programm über die USB-Verbindung gesteuert werden.