Heißer Draht

Wer hat die ruhigeren Hände? (mit Schummeln)

Ein Braitenberg Vehikel mit dem BBC micro:bit

„Oida, du zitterst ja wie unser Opa!“, meint Lea nonchalant als sie Jakob dabei zusieht, wie er sein Müsli löffelt und dabei doch einiges am Weg zum Mund vom Löffel tropft.

„Gar nicht war, der war nur ein bisschen zu voll. Du verschüttest sicher doppelt so viel wie ich!“

„Sheesh, doppelt so viel? Das lässt sich ohne größere Sauerei am Tisch leider nicht so leicht feststellen …“

„Oh ja, Sauerei am Tisch! Das mögen Mama und Papa so gern!“

„Aber ich mag die Konsequenzen nicht. Also werden wir besser auf eine andere Art herausfinden, wer von uns beiden die ruhigere Hand hat. Kennst du das Spiel ‚Heißer Draht‘? Wir könnten den BBC micro:bit nehmen und ihn zählen lassen, wer öfter den Draht berührt. Dann ermitteln wir den ‚Master of the Cool Hand‘ ohne Sauerei.“

Aufgabenstellung

Um dieses Duell austragen zu können, brauchen wir einerseits eine möglichst kunstvoll gebogene Drahtschleife, die wir am besten auf einem passenden Brettchen befestigen. Dann müssen wir uns nur noch überlegen, wie wir messen können, ob die Drahtschleife in der Hand das Drahtlabyrinth während der Bewegung an irgendeiner Stelle berührt. Mit welcher physikalischen Größe können wir nochmal feststellen, ob es eine durchgehende Verbindung von Metallen gibt? Bei der Überwachung und der Anzeige (der Anzahl) der möglichen Kontakte hilft uns der BBC micro:bit mit seinen Kontakten P0 und GND.

Materialien

• BBC micro:bit
• 1 Holzbrettchen ca. 10x30 cm, min. 6mm dick (damit es eine gewisse Masse und Stabilität hat)
• Ca. 80 cm biegsamen Kupferdraht mit max. 1 mm Durchmesser („Drahtlabyrinth“)
• Ca. 20 cm biegsamen Kupferdraht mit max. 1 mm Durchmesser („Drahtschlaufe“)
• Ein Stück Isolierband zum Isolieren der Drahtschlaufe
• 2 Kabel mit Krokoklemmen, je min. 50cm lang

Zeitaufwand

• Zeitaufwand etwa 2 Schulstunden (eine Stunde im Werksaal zur Herstellung des Brettchens mit dem Draht und 1 Stunde für das Entwickeln des Codes)

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Du lernst

• vernetztes und fachübergreifendes Denken
• das Formulieren und Kodieren von einfachen Abläufen in formalen Algorithmen
• das Arbeiten mit verschiedenen Materialien und Werkzeugen (Holz, Kupferdraht)

Unterrichtsfächer

INF, WE, PH

Tipps und Hilfestellung

• Biege den langen Draht in eine herausfordernde, aber dennoch schaffbare Form für die spätere Geschicklichkeitsübung. Die beiden Enden sollten dann parallel und gerade nach unten zeigen.
• Damit das Drahtlabyrinth nicht in der Luft schwebt sollte es auf einem passenden Brettchen befestigt werden - 2 kleine Löcher darin sorgen dafür, dass das Drahtlabyrinth einfach hineingesteckt werden kann.
• Ein Berühren des Drahtes in der Hand mit dem Labyrinth kann der BBC micro:bit durch das Fließen von elektrischen Strom feststellen. Dazu müsste ein vollständig geschlossener Stromkreis entstehen, der vom 3 Volt Ausgang über ein Kabel mit Krokoklemme zum Labyrinth und von der Drahtschleife in der Hand zum Eingang P0 vom BBC micro:bit zurückgeht. Keine Angst – eine Spannung von 3 Volt ist für den menschlichen Körper nicht gefährlich!
• Das Programm braucht eine Variable durch die mitgezählt werden kann, wie oft es zu Berührungen gekommen ist. Diese muss beim Start des Programms auf Null gesetzt werden. Bei jedem „Ereignis“ am Eingang P0 soll sie um eins erhöht werden. Überlege Dir vielleicht auch ein Symbol das bei einer Berührung angezeigt werden soll und/oder einen Ton der ausgegeben werden soll (beim BBC micro:bit v2).
• Am Ende des Labyrinths soll durch Drücken einer Taste (such Dir eine aus!) das Ergebnis angezeigt werden.

Weitere Infos, Hinweise und auch eine mögliche, komplette Lösung findest du auf der Lösungsseite zu diesem Beispiel.

Präsentation und Reflexion

1. Stelle dein Ergebnis vor! Was kann dein Projekt? Welches Symbol und/oder Geräusch hast du für Kontakte verwendet? Wie hast du die einzelnen Ereignisse letztendlich eingesetzt und warum in dieser Art?
2. Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
3. Welche Schwierigkeiten hast du gehabt? Wie konntest du sie lösen?
4. Erläutere, wie dein Programm aussieht!
5. Ist so eine Funktion wie oben angesprochen, mit der man die Anzahl der gezählten Kontakte verringern kann nur zum Schummeln brauchbar oder könnte die auch noch eine andere Funktion haben?

Weiterentwicklung

• Der Schwierigkeitsgrad kann hier auch noch auf zwei Arten variiert werden:
  • Einerseits natürlich mit der Form des Drahtlabyrinths. Versuche einmal Wege zu kreieren, bei der man sich etwas mehr anstrengen muss um ohne Berührungen durchzukommen (Zick-Zack-Kurse, Schleifen, …). Welche geometrischen Formen sind unmöglich zu lösen? Warum?
  • Andererseits könnte man auch das Stück Draht in der Hand länger machen. Wie schwierig werden denn Labyrinthe, wenn man ein 15cm, 30cm, 50cm Stück Draht in der Hand hält?
• Für Expertinnen und Experten: nachdem sich der BBC micro:bit ja auch mehrere Sachen merken kann, wäre es ja auch möglich, dass 2 Spieler*innen gegeneinander antreten, beide Ergebnisse gespeichert und am Ende der Gewinner oder die Gewinnerin ausgegeben wird. Das funktioniert ähnlich wie beim Beispiel „Morgenritual“.