Die MINT Klasse an der Kantonsschule Kreuzlingen - Bernhard Brunner

Die MINT Klasse an der Kantonsschule
                        Kreuzlingen
                                     Bernhard Brunner

                                           5.11.2016

        Präsentation anlässlich der Netzwerktagung Begabungsförderung in Olten vom 5.11.2016.

Einleitung

Überblick

  1. Eckpunkte des Projekts MINT Klasse
  2. Hands-On
       • Algorithmik mit KARA
       • Programmieren mit Processing
       • Physical Computing mit Arduino
  3. Einblick in einige Projekte
       • Videoverfremdung
       • Stratosphärenflug
       • Myoelektrische Prothese
  4. Geschichte der MINT Klasse
  5. Erfahrungen
  6. Fragen und Diskussion

Unterlagen, Handouts: http://bit.ly/2emzQCM
Kontakt: bernhard.brunner@ksk.ch

Eckpunkte des Projekts

  •   Stundenverschiebung zu MINT Fächern
  •   MAR konform
  •   Allgemeinbildung bleibt erhalten, normale Maturitätsprüfung
  •   Weiterentwicklung der PAM (Physik und Anwendungen der Mathematik) Schwerpunktsklasse

                                                1

Was bietet die MINT Klasse Neues? HANDS-ON: AUSWÄHLTE INHALTEN DER MINT KLASSE

Was bietet die MINT Klasse Neues?

Hands-On: Auswählte Inhalten der MINT Klasse

Informatikeinführung MINT Klasse

  1. Einführung ins algorithmische Denken mit KARA
  2. Programmieren mit processing
  3. Physical computing mit Arduino

KARA

  • Entwickelt und gepflegt von der ETH
  • Hauptvorteile von Kara
       – keine komplexe Entwicklungsumgebung
       – keine fehlerträchtige und frustrierende Syntax

Bernhard Brunner                                2          nwt-2016-mintklasse.md

Karas Sensoren und Aktoren          HANDS-ON: AUSWÄHLTE INHALTEN DER MINT KLASSE

Karas Sensoren und Aktoren

Erstes Kara Programm

Processing

  •   Einfache, aber komfortable Programmierumgebung
  •   erster Kontakt mit einer Programmiersprache
  •   Anschlussfähig (auf Java basierend)
  •   leistungsfähig und schnell (Sound, Videoeffekte)
  •   Grosser Vorteil: Die Ausgabe des Programms ist die Grafik
        – Fehler sind direkt sichtbar
        – Einfacher Wechsel Programmcode - Programmausgabe
  • Optisch attraktiv => Kollegen und Familie

Bernhard Brunner                                3                 nwt-2016-mintklasse.md

Processing Programieroberfläche   HANDS-ON: AUSWÄHLTE INHALTEN DER MINT KLASSE

Processing Programieroberfläche

Processing erstes Programm

Arduino

  • wirkliches M.I.N.T.!
  • AVR Atmega Familie, sehr verbreitet
  • Open Source Hardware => Ökosystem
  • Sehr preisgünstig (Board 27.90 Fr)
  • Analoge und digitale Eingabeports, um die
    Umgebung zu ‘fühlen’
  • Analoge und digitale Ausgabeports, um zu Steuern (LEDs, Servos, Motoren)
  • sehr komfortable Programmierung
  • Programm bleibt permanent gespeichert => Batteriebetrieb möglich

Bernhard Brunner                             4                        nwt-2016-mintklasse.md

Einsatzmöglichkeiten von Mikrokontrollern
                                   HANDS-ON: AUSWÄHLTE INHALTEN DER MINT KLASSE

Einsatzmöglichkeiten von Mikrokontrollern

  • Mikrocontroller sind ‘überall’ (Tastaturen, Haushaltsgeräte, Haustechnik, Industriesteuerungen
    . . . ).
  • Möglichkeiten für Projekte sind fast unbeschränkt:

           –   Feuchtigkeitssensor bei einer Pflanze mit Steuerung einer Wasserpumpe
           –   Katzentüre oder Raumüberwachung die jedes Mal eine twitter Meldung abschickt.
           –   Ausrichtung von Solarpanels auf die Sonne
           –   Überwachung und Steuerung eines Garagentors
           –   ...

Bestandteile des Arduino Uno Boards

Input

Digital:

Analog IN:

Bernhard Brunner                                   5                        nwt-2016-mintklasse.md

Output                                                                           PROJEKTE

Output

Digital:

Analog:

Einstieg Arduino

  • Website mit Software, Dokumentation, Tutorials: https://www.arduino.cc/

Projekte

Processing Beispiel

Live-Videoverfremdung (Florian, 1mz)

Bernhard Brunner                              6                        nwt-2016-mintklasse.md

Naturwissenschaftswoche: Stratosphärenballon                 PROJEKTE

Naturwissenschaftswoche: Stratosphärenballon

Naturwissenschaftswoche: Myoelektrische Prothese

Bernhard Brunner                               7   nwt-2016-mintklasse.md

Arduino Projekt: elektrisches Luftschiff                    GESCHICHTE DER MINT KLASSE

Arduino Projekt: elektrisches Luftschiff

Geschichte der MINT Klasse

Von MAV zu MAR zur MINT Klasse

   • MAV 1995
        – Typenmatur bis 1995
        – Fachinformatik (Algorithmik, Programmieren am Gymnasium)
   • MAR ab 1995
        – Stammklassen
        – Schwerpunktssystem
        – Integrierte Informatik, ICT und Medienkunde statt Algorithmik
   • Kleine Überarbeitung des MAR 2007
        – Ergänzungsfach Informatik
   • Frühe Wahl des Schwerpunktsfachs Physik und Anwendungen der Mathematik (PAM)
        – Eigene Stammklasse
   • 2012 Projektgruppe MINT Klasse an der KSK
   • 2014 Start der ersten MINT Klasse

Ziele der MINT Klasse

   • Zusätzliche Schülerinnen und Schüler mit mathematisch-technischem Interesse abholen und für
     die KSK gewinnen
   • Den bestehenden Schwerpunkten und Klassen nichts wegnehmen

Bernhard Brunner                               8                          nwt-2016-mintklasse.md

Erster Vorschlag Stundentafeländerung                      GESCHICHTE DER MINT KLASSE

  • Moderate Stundenverschiebung innerhalb der MAR-Bandbreiten
  • Intensive Zusammenarbeit mit ETH / Uni KN für Praktika und Studienwochen
  • Bildungsziele weiterhin erreichen, Bildung und nicht Ausbildung!

(aus der ersten Präsentation im Konvent der KSK)

Erster Vorschlag Stundentafeländerung

Erster Stundentafelentwurf

Rückmeldungen des Konvents am ersten Entwurf

  • Abbau in den eigenen Fächern wird bedauert bzw. bei den kleinen Fächern (Geo, Wirtschaft und
    Recht, Religion/Philosophie) kritisiert
  • Konsens, dass eine gewisse Stundenverlagerung nötig ist
  • Wichtige Kritikpunkte:
        – Auch Englisch soll Stunden beitragen müssen!
        – ‘Wenn wir schon Stunden abgeben, dann soll etwas Neues gemacht werden, nicht Mehr vom
          Gleichen’

Bernhard Brunner                               9                        nwt-2016-mintklasse.md

Fazit aus der ersten Konventsvorstellung                    GESCHICHTE DER MINT KLASSE

Fazit aus der ersten Konventsvorstellung

  •   Gleichmässige Reduktion bei Sprachfächern wird akzeptiert
  •   Geographie, Wirtschaft und Recht sowie Religion/Philosophie sind unzufrieden
  •   Allgemeinbildung ist weiterhin gewährleistet
  •   Es ist wichtig, die neuen Inhalte dem Konvent plastisch zu zeigen

Weiterer Weg in Kürze, Schlussfolgerungen

  • Neues Fach ‘PAM-Informatik’ als Teil des Schwerpunktfachs
  • Anpassungen der Stundentafel, Blocktage z.B. für Philosophie
  • Projekt wird vom Konvent einstimmig angenommen, mit wenigen Enthaltungen
  • Es war extrem wichtig, den Konvent frühzeitig einzubeziehen und die Bedenken ernst- und
    aufzunehmen
  • Wir hatten das Glück, in einem Kanton mit kurzen Wegen in einer kleinen Schule einen Schulver-
    such starten zu können

Erfahrungen mit der MINT Klasse

  • Aktuell dritter Klassenzug
  • Gutes, zunehmendes Interesse (Klassengrössen 17-23)
  • Spricht insbesondere auch Schüler/innen mit grossem Interesse an Informatik und Technik an,
    die sonst eine Lehre begonnen hätten
  • Leider sehr wenige Schülerinnen (1-2 pro Klasse)

Bernhard Brunner                               10                         nwt-2016-mintklasse.md