Heißer Draht

Wer hat die ruhigeren Hände? (mit optionalem Schummeln)

Aufbau des Spiels "Heißer Draht" 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 auf dem Weg zum Mund vom Löffel tropft.

„Gar nicht wahr, 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 als Labyrinth, 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 einen durchgehenden Kontakt von Metallen gibt? Bei der Überwachung der Berührungen, dem Mitzählen und der Anzeige (der Anzahl) der möglichen Kontakte hilft uns der BBC micro:bit mit seinen Kontakten P0 und GND. Wenn man will könnte man auch eine Funktion einbauen, durch die beim heimlichen Drücken einer Taste, der Zähler ums eins verringert wird (Vorsicht: manche nennen das Schummeln!).

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

Vieles davon gibt es vielleicht schon als Reste im Werksaal. Auch der Draht lässt sich z.B. aus Elektroinstallationskabeln durch Abisolieren selber günstig herstellen.

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

• Informatik
• Werken
• Physik

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, wie du am Foto oben sehen kannst.
• 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 der Drahtschleife 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.
• Wenn man will könnte man wie gesagt noch eine Funktion einbauen, durch die beim heimnlichen Drücken einer weiteren Taste, der Zähler ums eins verringert wird ...

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 auf diese 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 denen 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?
• Eine andere Art von Spiel kann man auch daraus machen, wenn man z.B.
  • zusätzlich die Zeit begrenzt, die man für das Labyrinth benötigen darf, sodass z.B. nach einer vorgegebenen Zeit ein Signal angezeigt wird oder ertönt und das Spiel aus ist
  • oder die Anzahl der zulässigen Fehler begrenzt wird und automatisch "Game Over" ausgegeben wird, wenn man diese überschreitet.
• 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“.