Programmieren und Forschen mit Astro Pi: Anzeige von Text & Bild auf der LED-Matrix des Sense HAT

  • Astronomie / Informatik / Physik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
  • variabel
  • Arbeitsblatt, Ablaufplan, Didaktik/Methodik
  • 2 Arbeitsmaterialien

In dieser Unterrichtseinheit programmieren die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Raspberry Pi die Anzeige von Bild und Text. Anhand verschiedener Aufgaben lernen sie, die Anzeige über die Sense-HAT LED-Matrix in Python zu steuern. Dabei nutzen sie unterschiedliche Methoden aus der Sense-HAT-Bibliothek.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Ein AstroPi ist ein Mini-Computer, der mit der Unterstützung der UK Space Agency und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) von der Raspberry Pi Foundation entwickelt wurde. Es gibt zwei ganz besondere AstroPi-Computer: Sie heißen Ed und Izzy und wurden extra für einen Flug ins Weltall gebaut. Beide befinden sich nun auf der Internationalen Raumstation ISS und stehen Schülerinnen und Schülern zur Verfügung.

In der vorliegende Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler, wie dreifarbige LEDs farbiges und weißes Licht von unterschiedlicher Stärke bilden. Sie werden die Farbe der einzelnen LEDs oder aller LEDs zusammen anhand von verschiedenen Datenstrukturen in Python steuern, darunter Listen und Integer-Variablen. Schließlich werden die Lernenden verschiedene Methoden aus der Sense-HAT-Bibliothek anwenden, um Text und Bilder auf dem LED-Display zu steuern.

Die Unterrichtsmaterialien sind Teil der Astro Pi Challenge. Durch den Wettbewerb haben Schülerinnen und Schüler die einmalige Chance, wissenschaftliche Untersuchungen im All durchzuführen, indem ihre selbstgeschriebenen Computerprogramme auf Astro Pis speziellem Raspberry Pi Computer auf der Internationalen Raumstation (ISS) ausgeführt werden.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Altersklasse: 12 bis 16 Jahre

Fächer: Informatik, Technik, danach sind weitere Anwendungen in anderen MINT-Fächern möglich

Schwierigkeitsgrad: leicht

Ort: drinnen (Klassenraum)

Erforderliche Materialien: AstroPi-Bausatz; Monitor, USB-Tastatur und USB-Maus

Der Lehrerleitfaden und die zugehörigen Aufgaben sind der zweite Teil einer Reihe von drei Lernhilfesets, die für die erste "European Astro Pi Challenge" entwickelt wurden. Es wird vorausgesetzt, dass die Schülerinnen und Schüler die Grundlagen von Raspberry Pi und der Programmierung mit Python kennen. Durch das Abarbeiten der Übungen dieser Lektion in der angegebenen Reihenfolge, erlernen die Schülerinnen und Schüler die grundlegenden Programmierkenntnisse, die sie benötigen, um visuelle Ausgaben auf der LED-Matrix des Sense HAT zu steuern.

Weitere Materialien, die vom ESA Education Office für die "European Astro Pi Challenge" entwickelt wurden:

Unterrichtsmaterial "Der Sense Hat" zum Download

Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler

  • stellen die Farbe und Intensität von LEDs mit RGB-Werten ein und setzen Variablen ein, die verschiedene LED-Farben repräsentieren.
  • lassen einen Text über die LED-Anzeige des Sense HAT laufen und steuern verschiedene Eigenschaften des angezeigten Texts, zum Beispiel Farbe und Laufgeschwindigkeit.
  • stellen die Textfarbe und Hintergrundfarbe ein.
  • lernen, wie sie mit "while true"-Schleifen den angezeigten Text endlos wiederholen können.
  • steuern mithilfe von Koordinaten und anderen Befehlen einzelne Pixel an.
  • drehen und spiegeln Text und Bilder auf der LED-Anzeige.
Frei nutzbares Material
Die von Lehrer-Online angebotenen Materialien können frei für den Unterricht genutzt und an die eigene Zielgruppe angepasst werden.

In Kooperation mit

ESERO Germany

Dieses Material wird von angeboten von ESERO Germany, dem European Space Education Resource Office in Deutschland. ESERO ist ein gemeinsames Projekt der European Space Agency (ESA) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).