Der kleine Hacker - Programmieren lernen mit dem Calliope mini

Der Calliope mini (hier erhältlich) ist ein kleiner, programmierbarer Computer, der aus nur einer Platine besteht und speziell für den Einsatz im Bildungsbereich entwickelt wurde und sich für Kinder ab der dritten Klasse eignet. Auch zu Hause kann man damit jedoch tolle Projekte realisieren. Schließt man Calliope mini an den Computer an, dann erscheint er als zusätzliches Laufwerk. Die Programmierung erfolgt browserbasiert oder mobil in der Calliope mini App.

Solche Mini-Computer wie Calliope sind auch unter der Bezeichnung Mikrocontroller bekannt. Calliope ist daher ein hervorragender Einstieg in die Welt der Programmierung von Mikrocontrollern bzw. Einplatinencomputern. Bekannte Beispiele sind neben Calliope mini die Produkte Arduino und Raspberry Pi. Letztere sind sowohl für absolute Einsteiger als auch für Profis geeignet, die diese etwa für komplexe Elektronikprojekte einsetzen können.

Programmieren in der Schule und zu Hause – so einfach kann es sein

Calliope mini soll Schülerinnen und Schülern, in Grundschulen und weiterführenden Schulen einen einfachen Zugang zur Informatik, Elektronik und zum Programmieren ermöglichen. Der Calliope mini wird als Einstiegsgerät genutzt, um Kindern auf unkomplizierte und spielerische Weise wichtige technische Grundkenntnisse zu vermitteln. Auch Lehrerinnen und Lehrer, die wenig Technik-affin sind, können leicht Zugang finden. Das liegt auch an der Open Source Ansatz von Calliope.

Viel Wissen für kleines Geld – Calliope ist Open Source

Bei der Firma Calliope handelt es sich um eine gemeinnützige GmbH, die sich für das Thema „offenes Wissen“ einsetzt und die Open Hardware, Open Source und Open Content-Bewegung unterstützt. Das bedeutet im Bereich Open Hardware: Die Schaltpläne des Calliope mini sind veröffentlicht. Die meisten Editoren (Programmierumgebungen) sind als Open-Source-Produkte frei verfügbar und veränderbar. Sehr viele der Schulmaterialien rund um den Calliope mini sind als Open Educational Resources nicht nur frei lizenziert, sondern auch didaktisch hervorragend aufbereitet. Das bedeutet großes Wissen für kleines Geld und macht Bildung für alle zugänglich. Calliope wird überdies in Deutschland bestückt.

Informationen zum Buch

• Autor: Christian Immler
• 160 Seiten
• Softcover

Coole Spiele und Bauprojekte programmieren

Du benutzt jeden Tag Computer, Tablet, Smartphone und Co. und willst dich endlich mal mit dem befassen, was dahinter steckt? Wenn du selbst coole Lichteffekte oder ein richtiges Spiel programmieren möchtest, bist du mit dem Calliope mini und diesem Buch genau richtig, denn hier erfährst du, jenseits aller trockenen Lehrpläne, was das Programmieren mit der neuen Platine so faszinierend macht.

Kleine Platine mit großer Wirkung

Eine Besonderheit des Calliope mini sind die vielen Zusatzteile, die bereits fest angebaut sind: ein Feld mit 25 LEDs, zwei Taster, eine RGB-LED für bunte Farben, ein Lautsprecher, ein Bewegungssensor und vieles mehr. Alle diese Teile müssen bei anderen Mikrocontroller erst zusätzlich angeschlossen werden.

Programmieren für die echte Welt

Um mit dem Calliope mini loszulegen, brauchst du nicht erst kompliziert Programme auf dem Computer zu installieren, denn die drei für den Calliope geeigneten grafischen Editoren – der Calliope mini Editor, Microsofts PXT und das Open Roberta Lab – lassen sich bequem aus deinem Webbrowser bedienen. Und nach den ersten Schritten geht es gleich ans Eingemachte: Ob Diskolicht oder Thermometer, Alarmanlage, eine magische Billardkugel oder der Spieleklassiker Space Invaders – mit dem Calliope mini und diesem Buch kommt garantiert keine Langeweile auf.

Mögliche Projekte

• Diskolicht
• Thermometer und Lichtstärkemessung
• Alarmanlage
• Die magische Billardkugel
• Space Invaders
• Farblichteffekte mit der RGB-LED erzeugen
• Einmaleins-Trainer
• Stimmungstrainer mit Musik
• Bedienung der Sensorkontakte
• Geheime Botschaften mit Funk übertragen
• Reaktionsspiel mit LEDs

Hinweise

• Der Calliope mini ist nicht im Buch enthalten. Den Calliope mini Version 3 findest Du hier.
• Exklusiv für alle Buch-Käufer: Alle Programme stehen kostenlos nach dem Kauf des Buches zum Download auf www.buch.cd zur Verfügung.

Woraus besteht Calliope mini und was kann ich damit machen? 

1. Die Hardware von Calliope mini

• Ein Board in Form eines sechsarmigen Sterns, das etwa so groß wie eine Handfläche ist. Grundlage ist die Platine oder Leiterplatte. Sie besteht aus einer elektrisch isolierenden Unterlage. Darauf sind leitende Verbindungen für die elektronischen Bauteile aufgebracht, mit der die Platine bestückt ist.
• Das Board verfügt unter anderem über einen Prozessor (das Gehirn des Computers), der alle Funktionen des Calliope mini verbindet, und unter anderem drei RGB LEDs, um verschiedene Farben darzustellen, eine weitere 5x5 LED Matrix, Knöpfe, Tasten und Touchpins sowie einen Lautsprecher.
• Calliope mini kann sehen, hören und fühlen: Dazu besitzt er Sensoren z. B. für Lage bzw. Bewegung, Temperatur und Licht. Außerdem gibt es ein Mikrofon.
• Zusätzliche Anschlüsse wie Grove-Konnektoren oder USB ermöglichen den Anschluss externer Komponenten, wie Batterien, Motoren, Lampen oder weitere Sensoren oder Aktoren wie etwa Gestenerkennung, CO2-, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren, Ohrclip-Herzfrequenzsensor, Joystick, Relais, Potentiometer, Ultraschall- und Farbsensor.
• Eine Verbindung ist auch über Funk und Bluetooth möglich.
• Grob kann man die Bauteile von Calliope mini in den Bereich Eingabe, Ausgabe und Verarbeitung einteilen. Sensoren gehören in den Bereich Eingabe und Aktoren „machen was“.

2. Programmierumgebungen (Editor)

• Die Programmierung kann sowohl in einer visuellen, blockbasierten Variante erfolgen, was den Einstieg besonders leicht macht, oder aber textbasiert.
• Der Calliope mini lässt sich in verschiedenen Programmiersprachen programmieren. Dazu zählen visuelle Programmiersprachen wie Open Roberta Lab und MakeCode, Calliope mini Blocks, Arduino-IDE, aber auch Python und C++. Eine Programmierung ist auch per iPad möglich.
• Mehr zu den Programmierumgebungen für Calliope ist hier zu finden. 

3. Lernziele

• Spielerisches Erlernen von Informatikgrundlagen.
• Praxisorientierter MINT-Unterricht
• Die Bauteile eines Computers und ihre Funktion
• Was ist Programmieren? Was ist Coden?
• Was ist das Binärsystem?
• Vermittlung von Konzepten wie Algorithmen, Schleifen, Bedingungen, Variablen
• Förderung des kreativen Denkens und Problemlösens durch interaktive Experimente und Projekte.
• Schulmaterial, das sich natürlich auch für Projekte zu Hause eignet, ist hier zu finden. 

4. Mögliche Projekte

• Blinkendes Herz
• Spiele Noten mit dem Calliope mini
• Funksignale übertragen mit dem Calliope mini
• Namensschilder und Smiley-Knöpfe erstellen
• Schaltungen realisieren (technische Informatik)
• automatisierte Pflanzenbewässerung
• verschiedene Maschinen bauen
• mit Quizbuzzer, Würfel und Schere, Stein, Papier spielen
• Ampel und Fernbedienung
• Projekte für das Klassenzimmer, u.a.: Türschild und Temperaturmesser

Der Calliope mini wird in vielen Schulen eingesetzt, um den Unterricht in Informatik und Naturwissenschaften zu bereichern und das Interesse der Kinder an technischen Themen zu wecken. Davon profitieren alle MINT-Fächer, wobei MINT für die naturwissenschaftlichen Unterrichts- und Studienfächer Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik steht.