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Daniela Reimann, Simone Bekk
Unter Mitarbeit von: Andrea Wüst, Christian Schneider, Carolin Uller, Sarah Walter
„Smart Textile – Interaktive Kleidung
selbst gestalten“ – Handreichung
Praxisleitfaden für die Arbeit mit Portfolios und
Mentoring
Tutorial zu Arduino Lilypad und der Software amici
Unterrichtsszenario
2 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Diese Handreichung wurde erarbeitet im Rahmen des BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM) Künstlerisch Technische Medienbildung in Berufsvorbereitung und Berufsorientierung Neue Ansätze zur Förderung digitaler Medienkompetenz von Jugendlichen gefördert im Programm "Stärkung der digitalen Medienkompetenz für eine zukunftsorientierte Medienbildung in der beruflichen Qualifizierung" Dieses Vorhaben wurde von 2012-2015 aus Mitteln des Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Förderkennzeichen: 01PZ12004
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP) Prof. Dr. Martin Fischer (Institutsleitung) Sekretariat: 0721-608-43691 Hertzstraße 16, D-76187 Karlsruhe Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Projekt MediaArt@Edu (ACRONYM)
Dr. Daniela Reimann (Leitung) Telefon : 0721-608-44973 E-Mail: [email protected] Dr. Simone Bekk (Wiss. Mitarbeiterin) E-Mail: [email protected] www.ibap.kit.edu www.ibap.kit.edu/berufspaedagogik/media-art-edu.php
3 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Inhaltsverzeichnis
Einleitung 5
Praxisleitfaden für die Arbeit mit Portfolios und Mentoring 7
1. Ein möglicher Portfolio-Aufbau (Portfolio-Design) 7
2. Erfahrung mit Portfolios in der Praxis und abgeleitete förderliche Rahmenbedingungen 9
3. Die Portfoliopraxis und ihre pädagogische Begleitung 10
4. Ein mögliches Modell für die pädagogische Begleitung von Projektgruppen und Erfahrungen
aus der Praxis 11
Tutorial zu Arduino Lilypad und der Software amici 12
1. Einleitung 12
2. Die LilyPad Arduino Hardware 14
2.1 Literaturempfehlung 14
2.2 Mikrocontroller 15
2.3 USB-Adapter 18
2.4 Externe Spannungsversorgung 18
2.5 Lichtsensor 19
2.6 Temperatursensor 19
2.7 Beschleunigungssensor 20
2.8 Erwerb und Informationen zu den Hardwarekomponenten 20
3. Verkabelung und PC Anschluss 22
3.1 Die Amici-Software 22
3.2 LilyPad mit dem PC verbinden 22
3.3 Amici einstellen 22
3.4 Sensoren anschließen 23
3.5 Stromversorgung anschließen 24
3.6 Aktuatoren anschließen 24
4. Programmieren mit Amici 26
4.1 Erklärung Programmierblöcke 26
4.2 Programmierung am Beispiel einer temperaturabhängigen Schaltung 29
4.3 Aufbau und Programmierung einer lichtabhängigen Schaltung 33
4.4 Aufbau und Programmierung einer bewegungsabhängigen Schaltung 34
5. Fehlerbehebung 35
6. Abbildungsverzeichnis 36
7. Quellenverzeichnis 37
4 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
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Szenario für einen Workshop/Unterricht mit Interaktiven Textilien 38
1. Ziele 38
2. Ein mögliches Thema 38
3. Ein möglicher Ablauf 39
4. Bemerkungen und Hinweise 39
5. Impressionen 40
Materialien und Medien 41
Linkliste zum Thema Smart Textilien (Stand August 2015) 43
Literatur 44
5 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Einleitung
Das BMBF-Forschungsprojekt „MediaArt@Edu, Künstlerisch-technische Medienbildung in
Berufsvorbereitung und Berufsorientierung: Neue Ansätze zur Förderung digitaler
Medienkompetenz von Jugendlichen“ hatte das Ziel, ein neues Konzept digitaler Medienbildung mit
Lernprozessbegleitung zu entwickeln, das den Voraussetzungen, Bedürfnissen und
Entwicklungsperspektiven von Jugendlichen in der Phase der Berufsvorbereitung und
Berufsorientierung besser als bislang entspricht. Ein wichtiger Aspekt stellte hierbei die
Berufsbiografiegestaltung der Jugendlichen dar.
Im Hinblick darauf sollten die an den Workshops teilnehmenden Jugendlichen darin unterstützt
werden, ihre eigenen Fähigkeiten besser zu erkennen, weiterzuentwickeln und daraus eine
Orientierung für ihre berufliche und private Zukunft abzuleiten. Außerdem sollten die von den
Jugendlichen im Rahmen von Medienworkshops erworbenen oder gezeigten Fähigkeiten
beobachtet, dokumentiert und für Dritte z.B. zukünftige Arbeitgeber aber auch für die
wissenschaftliche Forschung sichtbar gemacht werden. Diese Prozesse wurden im MediaArt@Edu-
Forschungsprojekt durch die Arbeit mit Portfolios und Mentoren unterstützt. Die folgenden
Ergebnisse entstammen der Evaluation aller fünf Medienmodule1 im Projekt.
Die als Portfolio bekannte Sammlung von Originalen, Zeichnungen und Dokumenten kann auch die
Zusammenführung von Methoden, Verfahren oder Handlungsoptionen beinhalten. Der spezifische
Portfolioentwurf des BMBF-Projekts „MediaArt@Edu“ ging über den Werkzeugbegriff von Portfolios
hinaus, verstand dies nicht nur als ein von ästhetischen Prozessen geleitetes Konzept der
Vorstellung, Darstellung, Visualisierung, Dokumentation und Reflexion von Projektideen und
Lerninhalten, sondern die pädagogisch begleitete Portfolioarbeit selbst wurde als
gestaltungsprozessorientierte, bzw. -basierter ästhetische Prozess eingesetzt und vermittelt.
Dadurch sollte eine gelebte Portfolio-Praxis gefördert werden, deren Rahmenbedingungen im
Projekt erforscht und identifiziert wurden. Textbasiertes Lernen, d.h. die vorwiegend an theoretisch-
wissenschaftlichen und sprachlichen Ausdrucksformen orientierte Auseinandersetzung wurde dabei
zugunsten visueller und haptischer Lernprozesse reduziert und mittels der Ästhetischen
Projektportfolios bereichert. Diese beinhalteten neben visuellen Darstellungsmöglichkeiten und
Medien auch die Ebene des Sichtbarmachens für die jugendlichen Nutzer und Nutzerinnen – und
zielte auf das Schaffen von Bewusstsein darüber, eigene Fähigkeiten gestaltend und selbstwirksam
einzusetzen. Gerade die Zielgruppe der Jugendlichen in berufsvorbereitenden Bildungsmaßnahmen
wurde auf diese Weise medial und visuell motiviert, sich mit unterschiedlichen medialen Themen
und ihren eigenen Kompetenzen auseinanderzusetzen.
Für die Medienmodule wurde ein zielgruppen- und medienspezifisches Mentoring-Konzept
(Lernprozessbegleitung) für die psychologische und medienpädagogische Begleitung der
Jugendlichen entwickelt, im Projektverlauf mit den Jugendlichen erprobt und evaluiert. Die
Lernprozessbegleitung hatte dabei nicht nur pädagogische Hilfen und psychologische
Unterstützung zur Förderung der beruflichen und gesellschaftlichen Integration der jungen
Menschen unter besonderer Berücksichtigung der individuellen Fähigkeiten, Interessen und
Kenntnisse geboten, sondern zielte auf die konstruktive Entwicklung einer gestaltungsorientierten
Haltung bei den Jugendlichen ab. Es sollte eine individuelle, begabungs- und interessengerechte
Förderung orientiert am besonderen Bedarf der teilnehmenden realisiert werden.
1 Im Forschungsprojekt MediaArt@Edu wurden fünf verschiedene Module mit unterschiedlichen Technologien verknüpft eingesetzt: Robotik, Licht_Gestalten, GamesLab On/OFF; Sound und SmartTextile.
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Im Folgenden werden nun einige Hinweise gegeben, um eine „gute“ Portfolio- und Mentoringarbeit
in den Unterricht zu integrieren. Des Weiteren wird ein Tutorial zur Thematik Interaktive Textilien
und der Arbeit mit LilyPad Arduino und der Software Amici vorgestellt sowie ein Unterrichtsszenario
dargelegt, welches Anregungen für ein Unterrichtsprojekt geben soll. Abschließend finden Sie eine
Linkliste und Literaturempfehlungen zu jedem Teilbereich der Handreichung.
Dieses Tutorial entstand im Rahmen der Kooperation mit der Forschungsgruppe Digitale Medien in
der Bildung (dimeb) der Universität Bremen (Prof. Dr. Heidi Schelhowe) auf Grundlage des
EduWear Construction Kit - Smart Textile for smart kids: http://dimeb.informatik.uni-
bremen.de/eduwear/wp-content/uploads/2010/11/EduwearKit_manual_nov_2010_de.pdf sowie der
freien Software amici.
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Praxisleitfaden für die Arbeit mit Portfolios und Mentoring
Wie Schwarz et. al. formulieren, ist ein Portfolio „eine Sammlung von Dokumenten, die unter aktiver
Beteiligung der betreffenden Schülerinnen und Schüler zustande gekommen ist und etwas über ihre
Lernergebnisse und Lernprozesse aussagt.“ (Schwarz et. al. 2008, S. 22) Portfolios enthalten
sowohl Originaldokumente (z.B. Arbeitsproben), welche die Lernenden selbst angefertigt haben, als
auch auf diese Arbeiten und den Lern- und Arbeitsprozess bezogene Reflexionsdokumente. Die
Reflexionsunterlagen beziehen sich dabei zum einen auf die Originaldokumente (sachbezogen: z.B.
Inhalt, Qualität, Stil) und zum anderen auf die Arbeitsweise des Lernenden (prozessorientiert:
Kompetenzen). Im Folgenden werden Leitmotive für die Realisation von pädagogisch begleiteter
Portfolioarbeit aufgewiesen. Dabei spielen der didaktische Aufbau (Design) sowie die Einbindung in
Lehr-, Lernkonzepte eine große Rolle. Die Handreichung baut auf Erfahrungen aus der Praxis mit
Jugendlichen auf.
1. Ein möglicher Portfolio-Aufbau (Portfolio-Design)
Im Folgenden werden Leitmotive und Kriterien für die Entwicklung des gestaltungs- und
lernprozessorientierten MediaArt@Edu Projekt-Portfolio aufgewiesen. Angeknüpft wurde dabei an
die Grundlagen des berufspädagogischen Konzepts der Technikgestaltung von Rauner und die
damit verbundene Gestaltungskompetenz (vgl. Corbett/Rasmussen/Rauner 1991:100). Es wurde
dabei hinsichtlich konkreter ästhetischer und informatischer Gestaltungsprozesse ergänzt. Als
Leitmotive fungierten die tatsächlichen Handlungen in den einzelnen Arbeitsphasen
(Ideenfindung/Konzeption, Konstruktion, Gestaltung, Programmierung, Testen), entlang der
konkreten Aktivitäten und Prozesse bei der kooperativen Entwicklung von medialen Prototypen. Ein
wichtiger Aspekt des MediaArt@Edu-Portfolios waren die Intentionen, textbasiertes Lernen
zugunsten visueller Lernformen zu reduzieren, um den Ausdrucksspielraum zu erweitern, und an
die medialen Erfahrungen der Jugendlichen anzuknüpfen. Es sollte nicht als Werkzeug zur
Leistungsbeurteilung oder als bloße Dokumentation der Projektarbeit dienen, sondern Elemente der
Biografiegestaltung aufgreifen und als Medium für die erfolgreiche Umsetzung und Konkretisierung
ästhetischer Prozesse genutzt werden, d.h. von der eigenen Projektidee über ihre konkrete
Visualisierung bis hin zur Reflexion der unterschiedlichen Gestaltungsprozesse (vgl. Reimann et. al.
2014, 224f.).
Um eine Arbeit mit dem Portfolio zu fördern, sollten verschiedene Bereiche innerhalb des Portfolios
abgedeckt und angewandt werden können:
Planung und Dokumentation des Arbeitsprozesses und der (berufsübergreifenden) Tätigkeiten
Reflexion des Arbeitsprozesses und der Tätigkeiten
Textbasierte und schriftliche Elemente sollten durch haptische, visuelle und auditive Elemente
ergänzt werden, so dass die Teilnehmenden selbst wählen können, welche Elemente sie für
ihre Portfolio-Arbeit bevorzugen.
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Portfolio
Projektportfolio Reflexionsportfolio Erklärvideo
Dokumentation und
Visualisierung der
Gestaltungsprozesse
Sichtbarmachung der
Tätigkeiten und komplexer
Prozesse
Reduktion des vornehmlich
textbezogenen Lernens
Kontinuierliche
Überarbeitung
Eigene Handeln mit Medien
im Team reflektieren
Bewusstsein über komplexe
Prozesse und Tätigkeiten
schaffen
Realisiertes Projekt in Worte
fassen
Selbstpräsentation
Anregung für Selbstreflexion
Einsatz für berufliche
Bewerbung
Nutzen für digitale
Selbstdarstellung im Netz
Abb. Portfolio zu Licht_Gestalten Abb. Portfolio zu GamesLab
ON/OFF
Abb. Portfolio zu Smart Textile
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2. Erfahrung mit Portfolios in der Praxis und abgeleitete förderliche Rahmenbedingungen
Je nach Aufbau und Einbindung der Portfolio-Arbeit wird diese unterschiedlich von Teilnehmenden
bei der Projektarbeit wahrgenommen:
Pro Contra
• Erinnerungsfunktion
• Übung für Berichtsheft
• Einsicht/Anschauliche Darstellung für Dritte
• Referenz für Bewerbung
• Dokumentation der Projektentwicklung
• Strukturierung der Arbeitsprozesse
• Planungshilfe
• Kontrollinstrument der zu erledigenden
Aufgaben
• Reflexion des eigenen Handelns
• Erklärvideo dient zur Selbstreflexion und
Selbstdarstellung
• Stört den Arbeitsprozess (am
Medienobjekt)
• Lästige Pflicht (wenn unter Zeitdruck)
• Kein Mehrwert für die eigene Arbeit
wahrgenommen
• Unnötig, da Plan im Kopf vorhanden
Um eine positive Rezeption der Portfolioarbeit zu ermöglichen, so dass ein Mehrwert erkannt wird
und nicht als Pflicht oder störend wahrgenommen wird, sind spezifische Rahmenbedingungen
relevant. Um diese Rahmenbedingungen zu gewährleisten, ist eine intensive Auseinandersetzung
und Reflexion der Lehrenden Voraussetzung und erfordert mehr Arbeit für alle Akteure. Eine
unvorbereitete Portfolioarbeit, die „einfach nebenher“ stattfinden soll, ist wenig erfolgsversprechend.
Vier förderliche Rahmenbedingungen, die sich im Projekt herauskristallisierten, die Einbindung, die
Kontinuität, die Sinnhaftigkeit und die Integration visueller Elemente.
Gute Portfolioarbeit
Ein-bindung
Kontinuität Sinn-
haftigkeit
Integration visueller Elemente
„Wenn das Portfolio didaktisch und
zeitlich eingebunden ist, wird es
nicht als etwas Gesondertes
betrachtet.“
„Eine kontinuierliche Portfolioarbeit
fördert eine Portfolio-Lern-Kultur.“
„Wenn sich die Sinnhaftigkeit
erschließt und ein Nutzen erkannt
wird, dann wird eigeninitiativ am
Portfolio gearbeitet.“
„Durch die Einbeziehung von
Skizzen, Zeichnungen, Foto-
grafien, Material etc. können
sprachliche Schwierigkeiten und
Hemmungen kompensiert
werden.“
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Anwenden
Reflektieren
Verwerten
3. Die Portfoliopraxis und ihre pädagogische Begleitung
Gerade der essentielle Bereich der Reflektion findet nicht statt, wenn die Portfolio-Arbeit bei der
Lerngruppe noch nicht bekannt und eingeübt ist und bei der Bildungsinstitution noch keine Portfolio-
Kultur existiert. Stattdessen bedarf es der angeleiteten Unterstützung eines Mentors/einer Mentorin,
um eine Reflexion anzuregen. Hierbei ist ein kritisches Gespräch über die Fähigkeiten und
Herausforderungen im Gestaltungsprozess essentiell. Im Prozess werden nicht nur fachliche
Fähigkeiten ausgeführt, sondern es sollen vor allem auch berufsübergreifende Kompetenzen
eingeübt und angewendet werden. Die Phasen von der Anwendung über die Reflektion hin zur
(privaten und beruflichen) Verwertbarkeit werden im folgenden Schaubild dargestellt.
- Im Handeln beobachtbar durch MentorIn
- Im Portfolio dokumentieren durch Teilnehmenden
Angeregt durch
- das Projektportfolio und Erklärvideo
- das Reflexionsportfolio
- das Feedbackgespräch mit dem/der MentorIn
- die Reflexionsveranstaltung
- Zukünftiges (berufliches und persönliches) Handeln
- Berufliche Verwertung
- Selbstdarstellung im Bewerbungsgespräch
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1-3 Teilnehmende
MentorIn Fach-
Lehrkraft
4. Ein mögliches Modell für die pädagogische Begleitung von Projektgruppen und Erfahrungen aus der Praxis
Im Forschungsprojekt MediaArt@Edu wurde eine besondere Konstellation umgesetzt, bei der die
Teilnehmenden sowohl von einer Fach-Lehrkraft als auch von MentorInnen pädagogisch begleitet
wurden. Die Aufgabenteilung stellte sich wie im Schaubild sichtbar dar. Im Schulalltag fallen die
Rollen der Fachlehrkraft und des/der MentorIn oftmals zusammen, so dass die pädagogische
Begleitung beiden Rollen gerecht werden muss.
Während der Projektarbeit wurden die MentorInnen mit verschiedene Herausforderungen
konfrontiert, die entweder den/die Teilnehmende/n betreffen oder den/die MentorIn selbst und
seine/ihre Fähigkeiten.
Den Teilnehmenden betreffend… Den/Die MentorIn betreffend…
• Mangelnde Schreibkompetenz und
Sprachkompetenz bei manchen
Teilnehmenden
• Bevorzugung des Medienobjekts
gegenüber der Portfolioarbeit
• Phasen mangelnder Motivation und
Eigeninitiative der Teilnehmenden
• Fehlende Kontinuität der Anwesenheit
Einzelner
• Heterogenität der Teilnehmer in einer
Gruppe
• Balance zwischen Struktur vorgeben und
Freiraum lassen
• Angst, Teilnehmende zu überfordern
• Zurückhaltung fällt schwer
• Trennung zwischen den Rollen
„TeilnehmerIn“ und „MentorIn“
• Verantwortungsgefühl im Zusammenhang
mit Projektergebnissen der TN
• Gemeinsam Vorhaben auf Machbarkeit
prüfen und ggf. ändern
Aufgrund der aufgetretenen Herausforderungen im MediaArt@Edu Projekt, lassen sich folgende
Kriterien nennen, um die MentorInnen auf ihre Aufgabe vorzubereiten:
- Solide Einführung in die Grundlagen der verwendeten Hard- und Software
- Auseinandersetzung mit der Rolle und den Aufgaben der MentorInnen
- Auseinandersetzung mit Lernzielen, Didaktik und Methodik des Workshops
- Auseinandersetzung mit den Bedürfnissen und der vorberuflichen Situation der Zielgruppe
und den mit ihnen verbundenen negativen Ruf
• Methodisch und
didaktische Aufbereitung
• Durchführung der
Workshops
• Fachliche Kompetenz
• Beratung
• Aufgaben stellen, nicht
Lösungen zeigen
• Balance zwischen Struktur
vorgeben und Freiraum
lassen
• Situative Verhaltens-
entscheidungen
• Mentoring meint nicht
Rückzug, sondern ist eine
Form der Führung
• Entwicklung und Realisierung eines
Projektes im Team
• Dokumentation und Reflexion
• Präsentation
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Tutorial zu Arduino Lilypad und der Software amici
1. Einleitung
Interaktive Textilien, auch als „Smart Textilien“ oder „Wearables“ bezeichnet, bilden eine neue
Generation in Kleidung und Accessoires eingebetteter Mikrocomputer. Sie bieten viele
Möglichkeiten der kreativen Auseinandersetzung mit so genannten „intelligenten“ Medien, die ihre
Umgebung mit Hilfe von Sensoren wahrnehmen können. Verwendet werden z.B. leitfähiges Garn
(als Kabel), Sensoren, Motoren, LED-Leuchten und einnähbare Platinen (Arduino LilyPad). Smart
Textilien stellen eine Verknüpfung zwischen sinnlich-haptischem Material, präziser
Computersteuerung und kreativem Konzept her. Neue Schnittstellen – genäht, gewebt oder gestickt
– werden zwischen Körper, Bekleidung und Umgebung erlebbar. In Verbindung mit der Open
Source-Arduino-Technologie werden sie derzeit von Künstlern, Designern, Informatikern, Do-it-
yourself-Computer-Tüftlern und Musikern erprobt. Es entstehen z.B. „Storytelling wearables“,
Geschichten erzählende Kleider (Tan 2005), „Wearable Music“ (Rosales 2012), Stoffstücke, die am
Körper getragen, durch Bewegung Musik erzeugen oder „Sounding Artifacts“ (Trappe 2012) und
anderes mehr.
Das Projekt MediaArt@Edu – „Künstlerisch-technische Medienbildung in Berufs-vorbereitung und
Berufsorientierung: Neue Ansätze zur Förderung digitaler Medien-kompetenz von Jugendlichen“
beschäftigte sich mit intelligenter Kleidung im Kontext von Bildungsprozessen mit digitalen Medien.
Ziel des Vorhabens am Institut für
Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)2 ist
es, ein neues Konzept digitaler Medienbildung mit ent-sprechender Lernprozessbegleitung zu
entwickeln, das den Voraussetzungen, Bedürfnissen und Entwicklungsperspektiven von
Jugendlichen in der Berufsvor-bereitung und Berufsorientierung besser als bisherige Konzepte
entspricht und zur Berufsbiografiegestaltung beiträgt.
Die im Verlauf des Projekts entwickelten Konzepte und Modelle sollen mit Jugendlichen und
Studierenden am KIT, sowie am Zentrum für Kunst und Medien-technologie (ZKM) erprobt,
pädagogisch und wissenschaftlich begleitet und evaluiert werden. Bei den Workshops soll dem
künstlerischen Gestaltungsprozess die gleiche Bedeutung beigemessen werden, wie der
technischen Umsetzung der Projekte. Soziale und personale Kompetenzen, wie etwa das Arbeiten
im Team, die Entwicklung eigener Ideen und die Fähigkeit auftauchende Probleme zu lösen, sind
ebenso Lernziele, wie die Fertigkeiten diese Ideen gestalterisch und technisch zu realisieren. Durch
die Kombination von künstlerischen und technischen Aspekten, sollen darüber hinaus
Identifikations- und Selbstreflexionsprozesse angestoßen werden, die es den Teilnehmern
ermöglichen bewusster mit den eigenen Stärken und Schwächen umzugehen und auf dieser Basis
gleichzeitig eine Vorstellung ihrer (beruflichen) Zukunft zu entwickeln. Die Möglichkeit intelligente
Kleidung nach eigenen Vorstellungen zu schaffen, hat hierbei für die Lernprozesse der Teilnehmer
ein hohes Motivationspotenzial.
Das Tutorial zum Medienmodul „Smart Textile“ stellt somit auch eine Zusammenfassung von
Ergebnissen und Erfahrungen aus Workshops dar und bietet die Möglichkeit, sich in die Grundlagen
der Programmierung der verwendeten Mikrocontrollern einzuarbeiten. Es führt sowohl in den
Umgang mit der LilyPad Arduino Hardware als auch in die Anwendung der AMICI -
2 www.kit.edu [August 2015]
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Benutzeroberfläche ein und kann als Anleitung für Unterrichtsprozesse mit interaktiver Kleidung
herangezogen werden.
Da allerdings die Handhabung der im Projekt verwendeten Software und Hardware nur
unzureichend auf Deutsch dokumentiert ist, wurde der Entschluss gefasst die gewonnenen
Erfahrungen zu dokumentieren und strukturiert in deutscher Sprache zu Papier zu bringen. Das hier
vorliegende, so entstandene Tutorial hat somit nicht den Anspruch, alle Bereiche der Soft- und
Hardwareproblematik zu erörtern, sie will hier aber fundiert erläutert sein. Das Tutorial wurde dabei
auf der Grundlage des EduWear Handbuchs der Arbeitsgruppe 'Digitale Medien in der Bildung'
(dimeb) der Universität Bremen erstellt.3
3 http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/wpcontent/uploads/2010/11/
EduwearKit_manual_nov_2010_de.pdf [August 2015]
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2. Die LilyPad Arduino Hardware
Die Basis des Systems bildet der Mikrocontroller „LilyPad“4. Dieser ist eine Entwicklung auf Basis
des Mikrocontrollers „Arduino“. Von diesem gibt es verschiedene Versionen, wobei einige einfache
Weiterentwicklungen des „Ur-Arduino“ sind und andere, so wie das LilyPad für die Anwendung im
Textilbereich, speziell auf bestimmte Einsatz-möglichkeiten ausgelegt wurden. Leah Buckley, die
Erfinderin des LilyPads (Softwareentwicklerin am MIT), hatte die Idee diesen Mikrocontroller im
Textilbereich einzusetzen, um dadurch Synergieeffekte zu erzeugen.
Auf dieser Grundlage aufbauend, wurde an der Universität Bremen das Projekt „Eduwear“5 ins
Leben gerufen mit dem Ziel, diese Technologie Kindern nahe zu bringen. Am Karlsruher Institut für
Technologie (KIT) hat sie im Rahmen des Projekts MediaArt@Edu6 Anwendung gefunden. In dem
Projekt wurden die Komponenten und die Fähigkeiten zur Arbeit mit dem System in verschiedenen
Institutionen erprobt und evaluiert.
2.1 Literaturempfehlung
René Bohne: Making Things Wearable. Intelligente Kleidung selber schneidern. O’Reilly
Verlag, 2012.
Manuel Odendahl, Julian Finn und Alex Wenger: Arduino. Physical Computing für Bastler,
Designer & Geeks. O’Reilly Verlag, 2009.
Diana Eng: Fashion Geek. Clothing. Accessories. Tech. North Light Books, 2009.
Syuzi Pakchyan: Fashioning Technology. A DIY Intro to Smart Crafting. O`Reilly, 2008.
4 www.arduino.cc, [August 2015] 5 http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/tag/amici/, [August 2015] 6 http://www.ibp.kit.edu/berufspaedagogik/media-art-edu.php [August 2015]
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Sensoren Controller Aktuatoren
Lichtsensor Lautsprecher
LilyPad Main
Board Tempreratursensor Vibrationsmotor
Beschleunigungssensor LED
LilyPad Simple Board
2.2 Mikrocontroller
Der Mikrocontroller kann als das Gehirn einer Schaltung bezeichnet werden. Er wird nach
individuellen Anforderungen und Wünschen programmiert. Im Einsatz registriert der Mikrocontroller
die unterschiedlich schwachen oder starken Signale der Sensoren, verarbeitet diese und sendet,
entsprechend einer Programmierung, Signale an die Aktuatoren, welche dadurch aktiviert, oder
ausgeschaltet werden.
Abbildung 1: Darstellung des Zusammenspiels von Sensoren-LilyPad-Aktuatoren
2.2.1 Sensoren
Umwelteinflüsse kann das LilyPad mit Hilfe von Sensoren wahrnehmen und somit beispielsweise
auf Veränderungen der Licht-, oder Temperaturverhältnisse, oder aber auch auf Veränderung der
Lage reagieren. Handelsübliche Sensoren nehmen Helligkeit, Temperatur, Schall und Lage wahr.
Diese Zustände können durch sie unterschiedlich stark oder schwach registriert und verarbeitet
werden. Weitere Sensoren sind online zu finden.7
2.2.2 Aktuatoren
Signale und Befehle (je nach Programmierung) werden mittels Aktuatoren ausgeführt und stellen
somit das letzte Glied der „Smart Textilien“ dar. In der Regel können Aktuatoren Töne, Vibrationen
und Licht ausgeben, jedoch sind die Ausgabemöglichkeiten ausweitbar. Dies ist von der eigenen
Kreativität und vom technischen Kenntnisstand abhängig.8
7 http://www.watterott.com/de/Sensoren/ [August 2015] 8 Weitere Bauteile auf: https://www.tinkersoup.de/ [August 2015]
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2.2.3 LilyPad Main Board
Ein Arduino LilyPad Main Board (siehe Abb.2) enthält die folgenden Anschlüsse („Pins“) für
Sensoren/Schalter und Aktuatoren:
Abbildung 2: LilyPad Main Board
14 digitale Ein- und
Ausgänge:
(„Digital I/O“) zum Anschließen von Schaltern und Aktuatoren (I/O steht für
„Input“ und „Output“ - „Eingabe“ und „Ausgabe“)
6 analoge Eingänge: („Analog in“) zum Anschließen von Sensoren
Erdung: Hier wird das LilyPad mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle
verbunden, GND oder gnd („gnd“ steht für „ground“ - „Erdung“).
+5 Volt Anschluss: Hier muss das LilyPad mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle
verbunden werden.
2.2.4 Digitale Pins
Die digitalen Pins sind die Pins 0 – 13. Sie können als In- oder Outputs genutzt werden, je nachdem
wie es in der Software programmiert wird. Vereinfacht gesagt bedeutet „Digital“, dass ein Pin, wenn
er als Eingang dient, nur zwei Zustände, „An“ und „Aus“ erkennen kann. An digitale Pins können
Schalter als Eingabe (Input) oder LEDs, Summer und kleine Motoren als Ausgabe (Output)
angeschlossen werden. Falls ein digitaler Pin als Ausgang dienen soll, können die Pins 9 – 13
mittels Pulsweiten-modulation (PWM) ein Signal erzeugen, welches von den Aktuatoren als eine
variable Spannung wahrgenommen wird. Dies wird bei dieser Arbeit jedoch nicht weiter beleuchtet,
da es hier nicht, und sonst nur sehr selten zum Einsatz kommt. Die digitalen Pins 0 – 8 können
lediglich „An“, oder „Aus“ ausgeben.
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Status LED
Anschlusspins USB-Adapter
• Pin 0 (RX) und Pin 1 (TX) haben eine zusätzliche Funktion, um mit einer speziellen
Programmierung Sketche9 auf das LilyPad laden zu können. Da bei der Verwendung dieser
Pins zum Teil unvorhergesehene Reaktionen des LilyPads auftreten können, wird empfohlen
diese nur in seltenen Fällen zu benutzen.
• Pin 2 bis Pin 8 lassen sich wie oben beschrieben benutzen.
• Pin 9 bis Pin 11 funktionieren wie analoge Ausgänge, d.h. dass an den digitalen Pins eine
Ausgangsspannung analog zu den Werten 0 bis 255 ausgegeben werden kann. Diese
Einstellung kann über die Programmierung realisiert werden. Der Wert 0 bedeutet 0 Volt. Mit
dem Wert 255 werden 5 Volt ausgegeben. Mit 5 Volt brennen die LED somit am hellsten
oder der Summer summt am lautesten usw. Da maximal 5 Volt ausgegeben werden können,
besteht keine Gefahr, die LEDs usw. zu beschädigen.
• Der Pin 13 hat einen vorgeschalteten Widerstand, so dass handelsübliche LEDs ohne
zusätzlichen Widerstand an ihn angeschlossen werden können. Ansonsten ist vor jeder
handelsüblichen LED ein Widerstand von 220 Ohm in Reihe zu schalten. Die LilyPad LEDs
auf den kleinen Chips besitzen schon einen eingebauten Widerstand wodurch kein
zusätzlicher Widerstand benötigt wird. Falls es in Einzelfällen bei einer Schaltung zu einem
nicht gewünschten Verhalten kommt, kann dies an der Kombination der benutzen Pins
liegen. Als Abhilfe hat sich gezeigt, dass man dann einfach eine andere Pinkonstellation
ausprobieren muss.
2.2.5 Analoge Pins
Die analogen Pins dienen der Eingabe von Sensorwerten und sollten daher nur mit Sensoren
verbunden werden. Sie können nicht als Ausgänge benutzt werden. Die vorliegende
Spannungsunterteilung unterscheidet sich in Relation zu den digitalen Pins. Die Spannung wird in
Werte zwischen 0 und 1023 unterteilt. 0 = 0 Volt, 1023 = 5 Volt.
2.2.6 LilyPad Simple Board
Abbildung 3: LilyPad Simple Board
9 Sketche werden die Programme genannt, die mit Amici erstellt und dann auf das LilyPad überspielt werden.
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1
2
Da für die meisten Projekte, die mit einem LilyPad realisiert werden, nicht alle Pins benutzt werden,
wurde ein LilyPad entwickelt, das weniger Anschlüsse als das LilyPad Main Board hat. Das LilyPad
Simple Board verfügt zwar lediglich über 11 Pins, dafür sind die einzelnen Löcher der Pins deutlich
größer und können somit leichter vernäht werden. Das Simple Board verfügt über einen Plus- und
einen Minusanschluss, Pin 5 bis 11 sind digitale Pins (Pin 9 - 11 sind PWM-fähig) und die Pins a2 –
a5 sind analoge Eingänge. Diese werden, wie in 2.2.4 und 2.2.5 bereits erklärt, benutzt.
2.3 USB-Adapter
Abbildung 4: USB-Adapter
Der mitgelieferte FTDI-Breakout / USB-Adapter (siehe Abb. 4) wird zusammen mit einem USB-
Kabel zur Verbindung des LilyPad an den PC verwendet. Er dient dazu, die Programme zu
überspielen und kann, während er an den PC angeschlossen ist, als Spannungsversorgung genutzt
werden. Um den Controller im eigentlichen Einsatz ohne PC zu betreiben, steht eine
Spannungsversorgung in Form einer Platine mit Batterie zur Verfügung. Der USB-Adapter wird zum
einen per mini-USB mit dem PC verbunden, zum anderen über die sechs langen Pins des LilyPads
mit diesem verbunden (siehe Abb.3)
ACHTUNG: Das LilyPad darf entweder nur per externer Stromquelle oder durch den USB-Port mit
Strom versorgt werden, LilyPad und USB Port könnte sonst beschädigt werden!
2.4 Externe Spannungsversorgung
Abbildung 5: Externe Spannungsversorgung
Mit der externen Stromversorgung wird das LilyPad im eingebauten Zustand in den
Kleidungsstücken betrieben. Zur Inbetriebnahme der Stromversorgung benötigt man eine 1,5 Volt
AAA Micro-Batterie. Die Spannungsversorgung besitzt einen EIN/ AUS Schalter (siehe Abb.5, Nr.1).
Wenn die Spannungsversorgung angeschaltet ist, leuchtet zusätzlich eine rote Led (siehe Abb. 5,
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Nr. 2) auf. Die Spannungsversorgung kann durch einen handelsüblichen, oder selbstgebauten
Knopfzellenhalter ersetzt werden. Dies bietet sich wegen der geringeren Größe v.a. bei kleinen
Projekten wie Armbändern oder Handschuhen an.
ACHTUNG: Das LilyPad darf entweder nur per externer Stromquelle oder durch den USB-Port mit
Strom versorgt werden, LilyPad und USB Port könnte sonst beschädigt werden!
2.5 Lichtsensor
Abbildung 6: Lichtsensor
Der Lichtsensor (Abb. 6) misst die aktuelle Lichtintensität und gibt diese an das LilyPad weiter. In
der Programmierung kann ein bestimmter Schwellenwert eingestellt werden, ab welchem das
LilyPad eine Aktion ausführt. Der Lichtsensor ist daran zu erkennen, dass der Chip auf der Platine
durchsichtig ist. Der Lichtsensor hat drei Anschlüsse:
+5 Volt (mit einem „+“ gekennzeichnet)
Ground (mit einem „–„ gekennzeichnet)
Sensorausgang (mit einem „S“ gekennzeichnet), Dieser wird mit einem analogen Eingang
verbunden.
2.6 Temperatursensor
Abbildung 7: Temperatursensor
Der Temperatursensor (Abb. 7) misst die aktuelle Umgebungstemperatur und gibt diese an das
LilyPad weiter. In der Programmierung kann ein bestimmter Schwellen-wert eingestellt werden, ab
welchem das LilyPad eine Aktion ausführen soll. Der Temperatursensor sieht ähnlich wie der
Lichtsensor aus, hat jedoch einen schwarzen Chip auf der Platine. Er besitzt ebenso drei
Anschlüsse:
+5 Volt (mit einem „+“ gekennzeichnet)
„Ground“ (mit einem „–„ gekennzeichnet)
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Sensorausgang (mit einem „S“ gekennzeichnet), Dieser wird mit einem analogen Eingang
verbunden.
2.7 Beschleunigungssensor
Abbildung 8: Beschleunigungssensor
Wie der Name schon verrät, dient dieser 3-Achsen Beschleunigungssensor (Abb. 8) zur Detektion
von Bewegungen und Vibrationen. Genauer gesagt handelt es sich hierbei um einen Lagesensor,
der die Position in alle Achsrichtungen misst. In der Programmierung kann ein bestimmter
Schwellenwert des Sensors eingestellt werden, ab welchem das LilyPad eine Aktion ausführt, oder
ein bestimmtes Intervall indem etwas gemacht werden soll oder nicht.10
Die Besonderheit des
Bewegungssensors ist, dass er fünf Anschlüsse besitzt. Neben der Spannungsversorgung besitzt er
drei Sensorausgänge. Diese sind wie in einem kartesischen Koordinatensystem in die X-, Y- und Z-
Richtung jeweils 90 Grad zueinander ausgerichtet. Dadurch können drei verschiedene
Bewegungsrichtungen erfasst werden. Dies ist zu beachten falls mehrere Bewegungsrichtungen
erfasst werden sollen.
Der Bewegungssensor hat fünf Anschlüsse:
+5 Volt (mit einem „+“ gekennzeichnet)
Masse „Ground“ (mit einem „–„ gekennzeichnet)
Sensorausgänge (mit „x“, „y“, „z“ gekennzeichnet), Diese werden jeweils mit einem analogen
Eingang verbunden.
2.8 Erwerb und Informationen zu den Hardwarekomponenten
Die Hardwarekomponenten sind sowohl im Set als Koffer (EduWear Construction) als auch als
einzelne Bauteile im Online-Versand erhältlich. (http://www.watterott.com/)
Weitere Informationen zum LilyPad und den einzelnen Bauteilen sind auf folgenden Internetseiten
zu finden:
http://arduino.cc/en/Guide/LilyPadWindows11
http://web.media.mit.edu/~leah/LilyPad/12
http://lilypadarduino.org/13
10 Vgl. Bohne 2012, S.76 11 http://arduino.cc/en/Guide/LilyPadWindows [August 2015] 12 http://web.media.mit.edu/~leah/LilyPad/ [August 2015]
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Sowie das EduWear Handbuch der Dimeb Forschungsgruppe der Universität Bremen:
http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/wp-
content/uploads/2010/11/EduwearKit_manual_nov_2010_de.pdf. 14
Hier werden noch einmal im Detail die verschiedenen LilyPad Bauteile (Sensoren, Aktuatoren,
Controller), sowie die Bausteine der Amici Software vorgestellt.
13 http://lilypadarduino.org/ [August 2015] 14 http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/wp-content/uploads/2010/11/EduwearKit_manual_
nov_2010_de.pdf [August 2015]
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3. Verkabelung und PC Anschluss
3.1 Die Amici-Software
Die Software der Bedienoberfläche Amici ist Freeware. Sie ist als kostenloser Download unter:
http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/753/amici-1-0-q/15 zu finden. Die derzeit neueste
Version der Software Amici 1.0 q wurde am 5. Juni 2012 veröffentlicht. Die Datei muss entpackt
werden mit einem Programm (z.B. 7-Zip...etc.) und kann dann als Java Applet direkt aus dem
Verzeichnis heraus benutzt werden. Dazu ist die Datei amici.exe zu öffnen.
3.2 LilyPad mit dem PC verbinden
Das LilyPad muss zur Überspielung des Programm-Sketch mit dem PC verbunden werden. Dies
geschieht mit Hilfe des FTDI/USB-Adapters. Sobald das USB-Kabel am PC und mit Hilfe der
FTDI/USB-Adapters am LilyPad verbunden ist, sollte die Status-LED (grün) auf dem LilyPad
aufleuchten. Das LilyPad verfügt über einen eigenen USB Treiber, der sich selbst per Plug and Play
Funktion installiert. Falls trotzdem ein Problem auftritt, sollten die aktuellsten Treiber installiert
werden. (Siehe Kapitel 5)
ACHTUNG: Das LilyPad darf entweder nur per externer Stromquelle oder durch den USB-Port mit
Strom versorgt werden, LilyPad und USB Port könnte sonst beschädigt werden!
3.3 Amici einstellen
Um den erstellten Programmcode später auf das LilyPad überspielen zu können, müssen in Amici
zunächst einige Einstellungen vorgenommen werden. Hierzu muss in der oberen Leiste unter dem
Reiter „Tools“ zuerst der „Serial Port“ bestimmt werden (siehe Abb.9). Die verfügbaren Ports
werden in der Regel nach Anschluss des LilyPads an den USB-Port automatisch angezeigt.
Meistens muss der höchste verfügbare COM-Port ausgewählt werden
.
Abbildung 9: Seriellen Port (USB-Port) auswählen
Danach muss unter „Tools“ – „Board“ (siehe Abb. 10) noch das LilyPad ausgewählt werden,
welches benutzt wird (Hier bspw. das LilyPad Arduino 2/ATmega328)
15 http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/753/amici-1-0-q/ [August 2015]
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Die genaue Typenbezeichnung ist auf dem Prozessor (schwarzer Chip in der Mitte des LilyPads)
aufgedruckt.
Abbildung 10: LilyPad auswählen
3.4 Sensoren anschließen
Sensoren sollten nur an die analogen Eingänge des LilyPad angeschlossen werden. An den
digitalen Eingängen liefern Sie keine zu verwertenden Werte. Die analogen Pins messen, wie viel
Spannung die Sensoren gerade zwischen 5V (+) und Erdung (-) liefern. Für den Anschluss können
in der Erprobungsphase Kabel mit Krokodil-klemmen verwenden werden.
Wie in Abb.11 zu sehen ist, wird der mit einem S gekennzeichnete Sensorausgang mit einem
analogen Pin verbunden, während die mit + und – gekennzeichneten Ausgänge mit dem jeweiligen
Pluspol und Minuspol des LilyPads verbunden werden.
Abbildung 11:Sensoranschluss
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3.5 Stromversorgung anschließen
Damit das LilyPad später auch ohne Anschluss an den PC betrieben werden kann, wird eine
Stromversorgung (Abb.12) benutzt. Der Minuspol der Batterieplatine wird mit einem schwarzen
Kabel am Minuspol (Ground) des LilyPads verbunden, der Pluspol der Batterieplatine mit einem
roten Kabel am Pluspol des LilyPads.
Abbildung 12: Anschluss der Stromversorgung
3.6 Aktuatoren anschließen
Abbildung 13: LED, Vibrationsmotor, Lautsprecher
Die am häufigsten verwendeten Aktuatoren sind LEDs, Lautsprecher (Sumer) und
Vibrationsmotoren. Alle diese Aktuatoren (Abb.12) besitzen zwei Anschlüsse. Einen Plus- und eine
Minuspol. Der Pluspol wird mit einem digitalen Pin verbunden und der Minuspol mit dem Minuspol
des LilyPads.
HINWEIS: In dieser Arbeit wurden die originalen LilyPad LEDs benutzt. Diese erfordern aufgrund
eines auf den LED-Chips schon integrierten Widerstands keinen zusätzlichen Widerstand. Bei
Benutzung von anderen LEDs sind entsprechende Vorwiderstände erforderlich.
Falls mehrere Aktuatoren an einem PIN benutzt werden sollen, so sind diese, wie in Abb.13 gezeigt,
in Reihe / in Serie zu schalten. Der Pluspol des einen Elements wird hierbei mit dem Minuspol des
nächsten hintereinander geschaltet. Bei der Reihenschaltung fließt der gleiche Strom durch alle
Elemente der Reihe. Allerdings nimmt der Gesamtwiderstand mit jedem neuen Element in der
Reihe zu, so dass nur wenige Elemente in Reihe geschaltet werden können. Ein weiterer Nachteil
der Reihenschaltung ist die Anfälligkeit für Ausfälle. D.h., fällt ein Element der Reihe aus, so fallen
alle anderen Elemente auch aus.
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Abbildung 14: Reihenschaltung
Aus diesem Grund bietet es sich für den Fall, dass mehrere Elemente an einem Pin angeschlossen
werden sollen an, diese parallel zu schalten / verbinden (siehe Abb.14). Dabei werden im
Gegensatz zur Reihenschaltung alle gleichnamigen Pole miteinander verbunden. Der
Gesamtwiderstand einer Parallelschaltung nimmt mit jedem weiteren Verbraucher ab, ist also stets
kleiner als der kleinste Einzelwiderstand. An allen Elementen liegt die gleiche Spannung an.
Außerdem können einzelne Elemente ausfallen oder entfernt werden, ohne dass die anderen
Elemente davon beeinflusst werden.
Abbildung 15: Parallelschaltung
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4. Programmieren mit Amici
4.1 Erklärung Programmierblöcke
Gestartet wird in diesem Programm immer mit dem „Loop“- oder „Setup“-Block.
Wenn hinter dem „Setup“-Block ein Programm geschrieben wird, bedeutet es, dass
es nur einmal ausgeführt wird.
Das Programm hinter dem „Loop“-Block, wird solange die Spannungsversorgung
angeschaltet ist, in einer Schleife ausgeführt. Aus diesem Grund werden die meisten
Aktionen unter dem „Loop“-Block angehängt.
An den „Loop-Block“ können beliebig viele Blöcke angehängt werden. Anhand der Kopplungsstellen
an den Blöcken wird vorgegeben wie das Programm aufgebaut werden muss.
Mit Hilfe der Maus können die einzelnen Programmcode-Blöcke unter den jeweiligen Startblock
bewegt werden. Die Farben an den Stirnseiten der verschiedenen Blöcke zeigen an, welche
anderen Blöcke an diese angedockt werden können – es können nur gleiche Farben miteinander
kombiniert werden.
Aktuatoren programmieren
Bei der Programmierung eines Aktuators muss immer mit diesem Block
begonnen werden. Anschließend wird der gewünschte Aktuator ausgewählt und
an einen digitalen Pin angeschlossen. Die Pins 9 - 11 unterscheiden sich
dahingehend, dass festgelegt werden muss, mit wie viel Strom (Zahlen zwischen
0 - 255) er betrieben wird (Pulsweitenmodulation PWM siehe Kapitel 2.2.4).
Der Aktuator wird angeschaltet
Der Aktuator wird ausgeschaltet
Der Aktuator wird für die vorgegeben Zeit an- und anschließend wieder
ausgeschaltet. Die Zeit kann variabel eingestellt werden. (Die Einstellung erfolgt
in Millisekunden 1s entspricht 1000ms)
Wenn an Pin 9 - 11 ein Piezo-Summer angeschlossen wird, erzeugt dieser Block
Töne und funktioniert wie ein An-Block. Dieser Block kann ohne Aktuator unter
dem Setup oder Loop stehen und braucht keinen Aktuator neben sich.
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Abbildung 16: Beispiel für eine Programmierung
Beispiel:
Bei einem Programmstart schaltet das Programm durch den
Loop-Block. Hier wird eine LED am digitalen Pin 2 angeschaltet.
Anschließend ertönt aus dem Piezo-Summer 3 Sekunden der
Ton C. Zuletzt wird die LED an Pin 2 wieder ausgeschaltet.
Beispiel mit Methodenblock:
Mehrere Aktionen können auch in einer
Methode zusammengefasst werden. Hierzu
muss zunächst ein abgerundeter Methoden-
Block angelegt werden, welcher mit einem
beliebigen Namen versehen wird, z.B. „Blink“.
Darunter werden die Aktionen definiert, die
ausgeführt werden sollen. Wenn nun die
zusammengefassten Aktionen aufgerufen
werden sollen, muss lediglich der eckige
Methoden-Block an gewünschter Stelle
eingefügt werden. Dabei muss darauf geachtet
werden, dass sowohl der eckige, als auch der
abgerundete Methoden Block denselben Namen
tragen.
Abbildung 17: Verwendung des Methodenblocks
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Schalter und Sensoren programmieren:
Bei diesem Block kann zwischen Schalter und Sensor gewählt werden.
Es stehen unterschiedliche Sensoren und Schalter zur Auswahl und können
anhand der jeweiligen Anforderung gewählt werden.
Sensoren werden dann an einen analogen Pin angeschlossen. Anschließend
muss bestimmt werden welchen Grenzwert der Sensor unterschreiten, genau
erreichen oder überschreiten soll, um die gewünschte Aktion auszuführen.
Als Grenzwert kann eine Einstellung zwischen 0 und 1023 erfolgen (Zur
Ermittlung des Grenzwerts siehe Kapitel 4.2.1, 4.2.3).
Schalter werden an einen digitalen Pin angeschlossen. Hierbei kann gewählt
werden ob der Schalter die Funktion ausführt wenn er an- oder ausgeschaltet
ist.
Durch die folgenden Blöcke wird festgelegt wie die Sensor- und Schalterwerte
genutzt werden. Diese Blöcke stehen vor dem Sensor/Schalter-Block.
Der Falls-Block kontrolliert ob der eingestellte Wert bei dem Sensor-/Schalter-
Block erreicht ist und die Aktion ausgeführt wird. An diesen Block muss
immer ein Sensor/Schalter anknüpfen, da dieser den Grenzwert und den
angeschlossenen Pin verwaltet.
Dieser Block wartet bis der eingestellte Wert erreicht ist, bevor zum nächsten
Block durchgeschaltet wird. Wie auch bei dem Falls-Block muss hier immer
ein Sensor/Schalter-Block folgen.
Der Grenzwert von Sensor bzw. Schalter kann hier durch eine Variable, in
Form eines Namens (ein Wort), gespeichert werden. Der Wert kann später
mit einem neuen Grenzwert z. B. des Falls-Blockes verglichen werden.
Den aktuellen Wert des Sensors bzw. Schalters zeigt der Sende-Block an.
Dadurch kann die Einstellung der Situation bzw. Umgebung angepasst
werden. Diese Funktion ist wichtig, um den Schwellenwert für einen Sensor
festzulegen (siehe Kapitel 4.2.1 und 4.2.3).
Damit der aktuelle Wert angezeigt wird, muss über dem Block-Programm auf den Button
„Empfangen“ geklickt werden (siehe Abb.18). Zuvor muss jedoch das Programm auf das Board
geladen werden.
Um den aktuellen Grenzwert wieder auszublenden, muss ein weiteres Mal auf „empfangen“ geklickt
werden.
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Abbildung 18: Anzeigen des aktuellen Sensorwertes
4.2 Programmierung am Beispiel einer temperaturabhängigen Schaltung
Mit Hilfe einer temperaturabhängigen Schaltung können Aktuatoren so gesteuert werden, dass ab
einer bestimmten Temperatur der Aktuator eine in dem Programmcode vorgesehene Aktion
ausführt, z.B. dass eine LED bei Unter- oder Überschreitung einer bestimmten Grenztemperatur
aufleuchtet.
Wie oben in der Anleitung schon beschrieben, führt der Setup-Block einmal am Anfang des
Programms die programmierten Aktionen aus. In unserem Fall soll das Programm im Schleifen-
Betrieb, also wiederholend angewendet werden, da immer wenn der Temperatursensor einen
Anstieg der Temperatur misst, die LED aufleuchten soll und nicht nur einmal nach dem Start. Also
benutzen wir den Loop-Block. Die Programmierung unter dem Loop-Block ist bei fast allen
Projekten mit der LilyPad-Software die bessere Wahl, da nur so das LilyPad auf veränderte
Umwelteinflüsse reagieren kann.
4.2.1 Sensor bestimmen
Als ersten Block ziehen wir mit der Maus den Sende-Block unter den Loop-Block. Er gibt uns über
den seriellen Monitor den aktuellen Wert eines angeschlossen Sensors aus. Welcher Sensor dabei
ausgelesen werden soll, definieren wir, indem wir einen Sensor-Block neben den Sende-Block
setzen (siehe auch Abb.18). Dabei öffnet sich ein Fenster, in welchem zwischen einem Sensor und
einem Schalter gewählt werden kann (siehe Abb.19). Wir nehmen den Sensor.
Abbildung 19: Auswahl des Sensors
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Als nächstes erscheint ein neues Fenster (siehe Abb.20) in welchem zwischen einem Licht-,
Temperatur-, Erschütterungs- und weiteren Sensoren ausgewählt werden kann. Wir wählen hier
den Temperatursensor aus. Des Weiteren muss der analoge Eingang/Input des LilyPad ausgewählt
werden, an welchem der Sensor angeschlossen ist. In unserem Beispiel, wie in Abbildung 21 zu
sehen ist, liefert der am analogen Pin 3 angeschlossene Sensor Werte und muss dementsprechend
ausgewählt werden.
Abbildung 20: Sensoreinstellung
4.2.2 Verkabelung
Vor der weiteren Programmierung sollte die Schaltung wie in Abb.21 aufgebaut und mit Hilfe des
USB-Adapters an den PC angeschlossen werden. Die Spannungs-versorgung sollte idealerweise
erst nach dem Programmieren angeschlossen werden. Die Grenzwerte für Licht, Bewegung und
Temperatur können mithilfe des Buttons „Empfangen“ im seriellen Monitor dargestellt und somit
bestimmt werden. Um die richtigen Werte zu erhalten, sollte der Sensor einem Testlauf in seiner
zukünftigen Umgebung unterzogen werden. So kann getestet werden, welche Werte der Sensor in
dieser Umgebung empfängt. Anhand dieser Daten können nun die Grenzwerte bestimmt werden,
ab welchem Wert entsprechend das LilyPad den programmierten Code ausführen soll. (siehe auch:
Kapitel 4.2.3)
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Dieses Beispiel für die Programmierung und den Aufbau der temperaturabhängigen Schaltung kann
ebenfalls für die Beispiele in Kapitel 4.3 und 4.4 angewendet werden. Lediglich der Sensor muss
nach Temperatur-, Licht- oder Erschütterungs-empfindlichkeit ausgewählt werden.
4.2.3 Sensoren auslesen mithilfe des seriellen Monitors
Der serielle Monitor (siehe Abb.22) dient zur Darstellung der Werte, die von den Sensoren an das
LilyPad gesendet werden. Mit Hilfe der im seriellen Monitor angezeigten Werte kann die Einstellung
der Grenzwerte vorgenommen werden, ab welchen die Aktuatoren bestimmte Aktionen ausführen
sollen.
Abbildung 22: Aufruf Serial Monitor
Abbildung 21: Schaltungsaufbau mit Temperatursensor
32 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
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Hierzu schließt man die Sensoren wie geplant an das LilyPad an und verbindet das LilyPad mithilfe
des USB Adapters mit dem PC. Als Programmierung wird zuerst einmal nur ein Sende-Block mit
einem Sensor-Block verbunden und unter den Loop-Block gesetzt (siehe Kapitel 4.2.1). Danach
wird das Programm auf das LilyPad geladen (siehe Kapitel 4.2.5). Damit der aktuelle Wert
angezeigt wird, muss über dem Block-Programm auf den Button „Empfangen“ geklickt werden
(siehe Abb.18).
Der serielle Monitor liefert uns jetzt die Werte des Sensors. Nun können in der jeweiligen Situation
des Sensors (heiß ↔ kalt, hell ↔ dunkel, vertikal ↔ senkrecht) Werte zwischen 0 und 1023
abgelesen werden. Um den Grenzwert zu ermitteln muss der Sensor in die jeweilige Situation
gebracht werden, zu der das LilyPad eine Funktion ausführen soll. Soll z.B. ein Temperatursensor
verwendet werden, so muss dieser der gewünschten Temperatur ausgesetzt werden, ab der das
LilyPad seine Funktion ausführen soll. Bei der gewünschten Grenztemperatur kann über den
seriellen Monitor der gesuchte Grenzwert abgelesen werden. Dieser Wert muss in der
Programmierung eingetragen werden.
Hierfür benutzt man den „Sensor“-Block in Kombination mit einem „Falls“-Block. (siehe Abb.23).
Sobald der Sensorblock an den Falls-Block angeschlossen ist, öffnen sich nacheinander wieder die
in Kapitel 4.2.1 beschriebenen Fenster. Hier (siehe Abb. 20) können nun verschiedenen
mathematischen Operatoren definiert werden, wie der Grenzwert von dem LilyPad zu interpretieren
ist.
„>“ Wenn der gelieferte Wert des Sensors größer als der eingestellte Grenzwert ist, dann wird der
programmierte Aktuator angesteuert.
„<“ Der Aktuator wird angesteuert, wenn der Sensorwert kleiner als der Grenzwert ist.
„==“ Der Aktuator wird angesteuert wenn, der Sensorwert gleich dem Grenzwert entspricht.
„!=“ Der Aktuator wird angesteuert, wenn der Sensorwert nicht gleich dem Grenzwert entspricht.
4.2.4 Aktionen programmieren
An diesen Falls-Sensor-Block können nun Aktionen von Aktuatoren mithilfe der Aktuator- oder Ton-,
An-, An für- oder Aus- Blöcke geknüpft werden. Im Beispiel wird bei einer Überschreitung des
Grenzwertes, der bei 160 definiert wurde, eine LED am digitalen Pin 3 angeschaltet und bei
Unterschreiten des Grenzwertes ausgeschaltet. (siehe Abb.23)
Abbildung 23: Programmierung der temperaturabhängigen Schaltung
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4.2.5 Programm hochladen
Das fertige Programm wird durch Anklicken des Buttons „Hochladen“ auf das LilyPad aufgespielt
Abbildung 24: Button "Hochladen"
4.3 Aufbau und Programmierung einer lichtabhängigen Schaltung
Verkabelung und Programmierung erfolgen hier analog zur temperaturabhängigen Schaltung in
Kapitel 4.2.
Abbildung 25: Schaltungsaufbau mit Lichtsensor
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Abbildung 26: Programmierung der lichtabhängigen Schaltung
4.4 Aufbau und Programmierung einer bewegungsabhängigen Schaltung
Verkabelung und Programmierung erfolgen hier analog zur temperaturabhängigen Schaltung in
Kapitel 4.2.
Abbildung 27: Bewegungsabhängiger Schaltungsaufbau
Abbildung 28: Programmierung der bewegungsabhängigen Schaltung
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5. Fehlerbehebung
ACHTUNG: Während das LilyPad am PC angeschlossen ist, darf das Batteriefach nicht
angeschlossen werden! Weil sonst bei einem möglichen Kurzschluss der USB-Port oder der
Mikrocontroller auf dem LilyPad Board beschädigt werden können!
1. Vor jeder Programmierung die Einstellungen des Serial Ports und des Boards überprüfen
(höchster Serial Port und Board: LilyPad 328). Bei weiteren Problemen siehe unten.
2. Um einen Sensor zu testen / Werte für die weiterführende Programmierung abzufragen,
folgendes eingeben, hochladen und Werte auslesen lassen:
3. Verständnis zu den abgefragten Grenzwerten: Diese werden mittels dem Empfangen-
Button abgefragt. Hier sollte immer getestet werden, bei welcher Aktion welcher Grenzwert
empfangen wird. Beispielsweise ist der Wert 500, wenn der Bewegungssensor sich nicht
bewegt und unter 500, wenn er sich in eine Richtung bewegt, über 500, wenn er sich in die
andere Richtung bewegt. Nicht fälschlicherweise davon ausgehen, dass der Sensor, wenn
er in Ruhe bei 500 ist, sich immer nur bei Werten höher als 500 bewegt! D.h. vor jeder
Programmierung gründlich testen.
4. Sensorik: Bei dem Bewegungssensor gibt es 3 Ebenen, hierfür auch unterschiedliche
Grenzwerte.
5. Probleme die bei Amici auftreten können:
– Falls der Serial Port nicht einstellbar ist: Treibersoftware herunterladen. Herunterladen und
installieren: http://arduino.cc/en/Main/Software
Diese stellt die Treiber zur Verfügung, und hier gibt es eine ausführliche Anleitung, wie diese
zu installieren sind: http://www.kriwanek.de/arduino/wie-beginnen/233-arduino-board-zum-
ersten-mal-anschliessen.html
(das Beispiel ist für ein Arduino Mega 2650, aber allgemein gültig, wenn man die
entsprechenden Einstellungen auf das jeweilige Board anpasst.)
– Falls man nichts „empfangen“ kann, kann ein Kurzschluss aufgetreten sein. Amici neu
starten, ggf. Computer neu starten (Kurzschlüsse treten auch bei falscher Verkabelung auf).
– Auch Krokodilklemmen können dazu führen, dass nichts „empfangen“ wird. Alternativ hierzu
mit Litze oder leitfähigem Garn als Verbindung testen.
– Hilfe und weitere Informationen gibt es auch unter:
http://arduino.cc/en/Guide/LilyPadWindows
http://lilypadarduino.org/
Abbildung 29: Sensorwerte auslesen
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6. Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Darstellung des Zusammenspiels von Sensoren-LilyPad-Aktuatoren .........................................15
Abbildung 2: LilyPad Main Board...................................................................................................................16
Abbildung 3: LilyPad Simple Board ................................................................................................................17
Abbildung 4: USB-Adapter ............................................................................................................................18
Abbildung 5: Externe Spannungsversorgung .................................................................................................18
Abbildung 6: Lichtsensor ...............................................................................................................................19
Abbildung 7: Temperatursensor ....................................................................................................................19
Abbildung 8: Beschleunigungssensor ............................................................................................................20
Abbildung 9: Seriellen Port (USB-Port) auswählen .........................................................................................22
Abbildung 10: LilyPad auswählen ..................................................................................................................23
Abbildung 11:Sensoranschluss ......................................................................................................................23
Abbildung 12: Anschluss der Stromversorgung .............................................................................................24
Abbildung 13: LED, Vibrationsmotor, Lautsprecher .......................................................................................24
Abbildung 14: Reihenschaltung .....................................................................................................................25
Abbildung 15: Parallelschaltung ....................................................................................................................25
Abbildung 16: Beispiel für eine Programmierung ..........................................................................................27
Abbildung 17: Verwendung des Methodenblocks .........................................................................................27
Abbildung 18: Anzeigen des aktuellen Sensorwertes .....................................................................................29
Abbildung 19: Auswahl des Sensors ..............................................................................................................29
Abbildung 20: Sensoreinstellung ...................................................................................................................30
Abbildung 21: Schaltungsaufbau mit Temperatursensor ...............................................................................31
Abbildung 22: Aufruf Serial Monitor .............................................................................................................31
Abbildung 23: Programmierung der temperaturabhängigen Schaltung .........................................................32
Abbildung 24: Button "Hochladen" ...............................................................................................................33
Abbildung 25: Schaltungsaufbau mit Lichtsensor ..........................................................................................33
Abbildung 26: Programmierung der lichtabhängigen Schaltung ....................................................................34
Abbildung 27: Bewegungsabhängiger Schaltungsaufbau ...............................................................................34
Abbildung 28: Programmierung der bewegungsabhängigen Schaltung..........................................................34
Abbildung 29: Sensorwerte auslesen ............................................................................................................35
37 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
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7. Quellenverzeichnis
[1] www.kit.edu [August 2015] [2] http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/wp-
content/uploads/2010/11/EduwearKit_manual_nov_2010_de.pdf
[3] www.arduino.cc, [August 2015] [4] http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/tag/amici/, [August 2015] [5] http://www.ibp.kit.edu/berufspaedagogik/media-art-edu.php [August 2015] [6] http://www.watterott.com/de/Sensoren/ [August 2015] [7] https://www.tinkersoup.de/ [August 2015] [9] René Bohne: Making Things Wearable. Intelligente Kleidung selber schneidern. O’Reilly
Verlag, 2012 [10] http://arduino.cc/en/Guide/LilyPadWindows [11] http://web.media.mit.edu/~leah/LilyPad/ [August 2015] [12] http://lilypadarduino.org/ [August 2015] [13] http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/wp-
content/uploads/2010/11/EduwearKit_manual_nov_2010_de.pdf [August 2015] [14] http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/753/amici-1-0-q/ [August 2015]
Abbildungen:
Abbildung 1, 3: http://www.watterott.com/, [August 2015]
Abbildung 2, 5, 6, 7, 8, 13: http://www.watterott.com/, [08.12.2012]
Abbildung 4: http://physicalcomputing.at/.media/293031926551.png, [06.12.2012]
Abbildung 9, 10, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 28, 29: aus der Software Amici kopiert
Abbildung 11, 12, 14, 15, 21, 25, 27 mit Hilfe von Fritzing erstellt, http://fritzing.org/, [11.12.2012]
Literatur Tutorial:
Rosales, A.: Wearable music. Creating sound effects and music by playing, project presented at Ars
Electronica 2012, u19-create your world village, festival catalogue.
Tan, X.: Storytelling wearables, an alternative autobiographie. 2005:
http://www.xiaolitan.com/thesis/thesis.htm [19.2.2010]
Trappe, C.: Creative Access to Technology: Building Sounding Artifacts with Children. In
proceedings of IDC 2012, Bremen, short paper. 2012
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Szenario für einen Workshop/Unterricht mit Interaktiven Textilien
Interaktive Textilien, auch als „Smart Textilien“ oder „Wearables“ bezeichnet, bilden eine neue
Generation in Kleidung und Accessoires eingebetteter Mikrocomputer. Sie bieten viele
Möglichkeiten der kreativen Auseinandersetzung mit sogenannten „intelligenten“ Medien, die ihre
Umgebung mit Hilfe von Sensoren wahrnehmen können. Verwendet werden z.B. leitfähiges Garn
(als Kabel), Sensoren, Motoren, LED-Leuchten und einnähbare Platinen (Arduino LilyPad). Smart
Textilien stellen eine Verknüpfung zwischen sinnlich-haptischem Material, präziser
Computersteuerung und kreativem Konzept her. Neue Schnittstellen – genäht, gewebt oder gestickt
– werden zwischen Körper, Bekleidung und Umgebung erlebbar.
1. Ziele
Das Szenario ist gedacht, um Interesse zu wecken, sich mit den verschiedenen Medien
auseinanderzusetzen, Verstehens-Prozesse zu initiieren und die kritische Reflexion im Umgang mit
Computern und Software anzuregen. Außerdem dient es zur Förderung eines kreativen
Technikverständnisses. Es soll den kreativen Umgang mit digitalen und nichtdigitalen Medien
ermöglichen. Die Lernenden sollen die Möglichkeit erhalten, handlungsorientiert und kreativ mit
selbsterstellen Interaktiven Textilien und ihren besonderen Möglichkeiten (z.B. leitfähiges Garn,
Leitfähiger Stoff) auseinanderzusetzen.
Auf einer weiteren Ebene werden berufsübergreifende Fähigkeiten angewendet und eingeübt.
Durch das selbstständige Arbeiten in Projektteams sollen die Sozial- und Individualkompetenz der
SchülerInnen gefördert werden, z.B. das strukturierte Planen und Gestalten.
Des Weiteren wird hier ein neuer Zugang zur (Elektro-)Technik, Informatik mittels Kunst und
Textilem Gestalten fächerübergreifen realisiert. Die geschlechtsspezifisch geprägten Vorstellungen
über Berufe sollen aufgebrochen und jeweils für das andere Geschlecht attraktiv gemacht, bzw. ein
Interesse gefördert werden. Konkreter lernen die Teilnehmenden mit Hilfe der sogenannten
Arduino-Technologie LilyPad eigenständig ein interaktives System zu entwickeln, mit Hilfe der
ikonischen Programmier-Software Amici, die sich durch ein Baustein-Steckprinzip auszeichnet und
im drag-and-drop-Verfahren auch von jüngeren Schülerinnen und Schülern anwendbar ist.
2. Ein mögliches Thema
Der Inhalt des Projektes sollte eine anspruchsvolle und motivierende Problemstellung umfassen
und einen Bezug zur Lebenswelt der Teilnehmenden darstellen. Beispielsweise kann für
Zielgruppen, die sich mit der Berufswahl befassen, als Thema gestellt werden, dass, in Anlehnung
an zeitgenössische Berufe Projekte entwickelt werden sollen, welche bestimmte Tätigkeiten bzw.
die Ausführung eines Berufs erleichtern oder eine nützliche Erweiterung des Equipments einer
Berufsgruppe darstellen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit eine Modenschau zu gestalten, einzelne Kleidungsstücke zu
verändern, z.B. zum Thema „Kleidung der Zukunft“ oder „Pimp up your fashion“.
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3. Ein möglicher Ablauf
Zur Thematik Berufswahl wäre folgender Ablauf denkbar:
Zu Beginn empfiehlt sich eine spielerische und explorative Einführung in die Thematik Interaktive
Textilien und den damit verbundenen Kennenlernen der Hardware-Komponenten und der Software.
Es kann eine Phase des Brainstormings zum Thema Berufe angeschlossen werden sowie zu
Interaktiven Textilien, die nützlich sein oder eine Erleichterung für diese Berufsgruppe darstellen
könnten. Die gefundenen Ideen können konkreter in den Arbeitsgruppen besprochen und erste
„Umsetzungsüberlegungen“ getroffen werden. Jede Gruppe entwickelt in dieser Phase ihr Thema,
welches im Laufe des Projekts umgesetzt wird.
In den Gruppen werden gestalterische Skizzen und technische Zeichnungen angefertigt.
Folgende Arbeitsphasen der kooperativen Projektentwicklung sind dabei zu durchlaufen:
Konzeption, Gestaltung, Konstruktion, Verkabelung, Programmierung, Überarbeitung, Präsentation.
Der komplette Prozess von der Idee zum endgültigen Produkt kann auf Portfolios, Plakaten oder in
Projekttagebüchern festgehalten und reflektiert werden. Dies gewährt die Nachvollziehbarkeit und
Transparenz des Projekts und der durchlaufenen Arbeitsprozesse. Dadurch werden verschiedene
Varianten und Fortentwicklungen der Projekte visuell nachvollziehbar und im Nachhinein sichtbar.
Präsentationsformen können erprobt werden, indem die Projekte den anderen Projektgruppen
vorgestellt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit ein „Erklärvideo“ zu produzieren, in welchem
die Teilnehmenden ihr Projekt, dessen Funktionen und ihre Vorgehensweise erläutern.
Zum Abschluss kann eine Ausstellung stattfinden. Die Arbeiten werden schließlich an einem Ort
präsentiert und inszeniert, der nicht die Schule sein muss; zum Beispiel ein von jeder Gruppe selbst
gewählter Ort, der einen Bezug zur eigenen Arbeit hat.
4. Bemerkungen und Hinweise
Geeignet ab Klassenstufe 5
Geeignet für Projektunterricht
Mindestens 8 Unterrichtsstunden (à 45min) erforderlich
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5. Impressionen
Es folgen Impressionen aus den SmartTextile Workshops des Projekts MediaArt@Edu im Mai 2015.
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Materialien und Medien
Die Basis des Systems bildet der Mikrocontroller „LilyPad, eine Weiterentwicklung des
Mikrocontrollers „Arduino“. Das LilyPad wurde von Leah Buechley (MIT Media Lab) speziell für die
Anwendung in Kleidung entworfen.
Mainboard und Spannungsversorgung:
1 Lilypad Mainboard, Artikelnummer: DEV-09266
1 Lilypad Spannungsversorgung, Artikelnummer: DEV-08466
1 Batterie/AKKU AAA
o Alternative: 1 Lilypad Knopfzellenhalter mit Schalter, Artikelnummer: DEV-11285
o 1 Knopfzelle 20 mm
Verbindung mit dem PC (wiederverwendbar/da nicht in Kleidung verbaut):
FTDI Basic Breakout 5V Artikelnummer: DEV-09716
o Alternative: FTDI Breakout Reloaded V1.1
Kabel USB A - mini USB B 5 pol.
Sensoren:
1 Lilypad Lichtsensor Artikelnummer: DEV-08464
1 Lilypad Temperatursensor, Artikelnummer: DEV-08777
1 Lilypad Beschleunigungssensor, Artikelnummer: DEV-09267
Konnektoren:
ca. 10 Krokodilklemmen (wiederverwendbar/da nicht in Kleidung verbaut) Hinweis:
Verschiedene Farben können hilfreich sein um bspw. + und – zu unterscheiden.
1 Lilypad Bobbin (Leitfähiges Garn), Artikelnummer: DEV-10867
Aktuatoren:
(Je nach Bedarf d.h. Projektplanung beachten: Am häufigsten werden LEDs gewählt, nur selten
Ton und Vibrationsmotoren. LEDs sind außerdem am leichtesten zu programmieren.)
Licht
Lilypad weiße LED (je Stück) Artikelnummer: 2008440
Lilypad rote LED (je 5), Artikelnummer: DEV-10044
Lilypad grüne LED (je 5), Artikelnummer: DEV-10046
Lilypad gelbe LED (je 5), Artikelnummer: DEV-10047
Lilypad blaue LED (je 5), Artikelnummer: DEV-10045
Lilypad gelbe LED (je 5), Artikelnummer: DEV-10047
Lilypad blaue LED (je 5), Artikelnummer: DEV-10045
Vibration
Vibrationsmotor, Artikelnummer: DEV-11008
Ton
Piezo/ Lautsprecher Artikelnummer: DEV-08463
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Bau von Tastern/Schaltern/Knopfzellenhaltern
(Anleitungen z.B. in: Rene Bohne: Making Things Wearable. Intelligente Kleidung selber
schneidern. O’Reilly Verlag, 2012.)
1 Bogen leitfähiger Stoff, Artikelnummer: DEV-10056
verschiedenfarbige Bögen Filz
Schaumstoff
Weiterhin werden benötigt:
Notebooks
Nadel
Garn
Textilien
Scheren
Nahttrenner
Papier
Stifte (Bleistift/Buntstifte)
Hinweis: Dies ist nur ein Auszug an möglichen Komponenten, weitere Bestandteile finden Sie zum Beispiel im Internet unter: http://www.watterott.com/index.php?page=search&page_action=query&desc=on&sdesc=on&keywords=lilypad+&x=0&y=0
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Linkliste zum Thema Smart Textilien (Stand August 2015)
Projekt MediaArt@Edu am IBP/KIT:
www.kit.edu
http://www.ibp.kit.edu/berufspaedagogik/media-art-edu.php
LilyPad Arduino:
www.arduino.cc
http://arduino.cc/en/Guide/LilyPadWindows
http://web.media.mit.edu/~leah/LilyPad/
http://lilypadarduino.org/
AMICI Software:
http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/753/amici-1-0-q/
http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/tag/amici/
Treiber:
http://arduino.cc/en/Main/Software
http://www.kriwanek.de/arduino/wie-beginnen/233-arduinoboard-
zum-ersten-mal-anschliessen.html
EduWear Handbuch der Arbeitsgruppe Digitale Medien in der Bildung der Universität Bremen
(dimeb):
http://dimeb.informatik.uni-bremen.de/eduwear/wpcontent/
uploads/2010/11/EduwearKit_manual_nov_2010_de.pdf
Materialbestellung:
www.watterott.com
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Literatur
Arbeitsgruppe Digitale Medien in der Bildung, Universität Bremen (2008): Eduwear Construction Kit, online verfügbar unter: http://dimeb.de/eduwear/wp-content/uploads/amici/EduwearKit_manual_oct_2010_de.pdf [17.09.2015]
Bauer, H.; Brater, M.; Büchele, U.; Dufter-Weis, A.; Maurus, A., Munz, C. (2010³): Lern(prozess)begleitung in der Ausbildung. Wie man Lernende begleiten und Lernprozesse gestalten kann. Ein Handbuch. Bielefeld.
Bohne, Rene (2012): Making Things Wearable. Intelligente Kleidung selber schneidern. O’Reilly Verlag.
Brater, M., Haselbach, D., Stefer, A. (2009): Kompetenzen sichtbar machen. Zum Einsatz von Kompetenzportfolios, München: Peter Lang
Buechley, Leah et. al. (2007): Towards a Curriculum for Electronic Textiles in High School Classroom. Online verfügbar unter: http://web.media.mit.edu/~leah/publications/buechley_ITiCSE_07.pdf [17.09.2015]
Corbett, J. M./Rasmussen, L. B./Rauner, F. (1991): Crossing the border. The social and engineering design of computer aided manufacturing. London: Springer.
Daniela Reimann, Simone Bekk, Martin Fischer (Hg.) (2015): Gestaltungsorientierte Aktivierung von Lernenden: Übergänge in Schule – Ausbildung – Beruf, Hamburg
Eng, Diana (2009): Fashion Geek. Clothing. Accessories. Tech. North Light Books.
Häcker, Thomas H. (2006): Ein Medium des Wandels in der Lernkultur. In: Ilse Brunner (Hg.): Das Handbuch Portfolioarbeit. Konzepte, Anregungen, Erfahrungen aus Schule und Lehrerbildung. 1. Aufl. Seelze-Velber: Kallmeyer, S. 15–18.
Häcker, Thomas H. (2006): Vielfalt der Portfoliobegriffe. Annäherungen an ein schwer fassbares Konzept. In: Ilse Brunner (Hg.): Das Handbuch Portfolioarbeit. Konzepte, Anregungen, Erfahrungen aus Schule und Lehrerbildung. 1. Aufl. Seelze-Velber: Kallmeyer, S. 33–39.
Häcker, Thomas H. (2007): Portfolio: ein Entwicklungsinstrument für selbstbestimmtes Lernen. Eine explorative Studie zur Arbeit mit Portfolios in der Sekundarstufe I. 2. Aufl. Baltmannsweiler: Schneider-Verl. Hohengehren.
Häcker, Thomas H. (2011): Portfolio revisited - über Grenzen und Möglichkeiteneines vielversprechenden Konzepts. In: Torsten Meyer, Kerstin Mayrberger, Stephan Münte-Goussar und Christina Schwalbe (Hg.): Kontrolle und Selbstkontrolle. Zur Ambivalenz von E-Portfolios in Bildungsprozessen. 1. Aufl. Wiesbaden: VS-Verl., S. 161–184.
Häcker, Thomas H.; / Winter, Felix (2006): Portfolio - nicht um jeden Preis! Bedingungen und Voraussetzungen der Portfolioarbeit in der Lehrerbildung. In: Ilse Brunner (Hg.): Das Handbuch Portfolioarbeit. Konzepte, Anregungen, Erfahrungen aus Schule und Lehrerbildung. 1. Aufl. Seelze-Velber: Kallmeyer, S. 227–233.
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45 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
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Reimann, Daniela; Wüst, Andrea (2013): Ästhetisches Handeln als Lernprinzip im Fach Technik: Konzepte für eine ästhetisch-künstlerisch geleitete Berufsorientierung mit interaktiven Textilien, im Erscheinen in den BDK-Mitteilungen 2014
Rosales, A.: Wearable music. Creating sound effects and music by playing, project presented at Ars Electronica 2012, u19-create your world village, festival catalogue.
Schwarz, Johanna; Volkwein, Karin; Winter, Felix (Hg.) (2008): Portfolio im Unterricht. 13 Unterrichtseinheiten mit Portfolio. Seelze-Velber: Klett, Kallmeyer.
Schwarz; Volkwein; Winter (2008): Unterricht mit Portfolio. In: Schwarz; Volkwein; Winter: Portfolio im Unterricht. 13 Unterrichtseinheiten mit Portfolio. Seelze-Velber.
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46 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
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Winter, Felix (2006): Etwas, worauf man stolz sein kann. In: Ilse Brunner (Hg.): Das Handbuch Portfolioarbeit. Konzepte, Anregungen, Erfahrungen aus Schule und Lehrerbildung. 1. Aufl. Seelze-Velber: Kallmeyer, S. 19–26.
Winter, Felix; Schwarz, Johanna; Volkwein, Karin (2008): Unterrichts mit Portfolio. Überlegungen zur Didaktik der Portfolioarbeit. In: Johanna Schwarz, Karin Volkwein und Felix Winter (Hg.): Portfolio im Unterricht. 13 Unterrichtseinheiten mit Portfolio. Seelze-Velber: Klett, Kallmeyer, S. 21–56.
47 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)
Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Wir danken…
… der Forschungsgruppe dimeb (Prof. Dr. Heidi Schelhowe und Team)
… den wissenschaftlichen Hilfskräften und Studierenden des KIT, die im Rahmen der Vorarbeiten
an der Handreichung beteiligt waren: Sabine Bauer, Anna-Luisa Burg, Miriam Burkhart, Paulina
Dobroc, Anne Giertz, Sebastian Köhli, Melanie Kübler, Pia Mozer, Raphaela Pellicia, Anne Rapp,
Christian Schneider, Carolin Uller, Sarah Walter, Nicole Widmann, Daniel Strosack, Philip
Schöbinger
… Wir danken dem Projektförderer Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem
Projektträger DLR Bonn
… den Projektpartnern Agentur für Arbeit Karlsruhe (Waldemar Jonait), den Bildungsträgern USS
(Diana Link, Marcus Willem) und AAW (Christian Jäger) Karlsruhe, den Teilnehmerinnen und
Teilnehmern der Berufsvorbereitenden Bildungsmaßnahmen der Agentur für Arbeit Karlsruhe der
Jahrgänge 2012-2015
… der ZKM | Museumskommunikation (Banu Beyer, Leitung: Janine Burger) am Zentrum für Kunst
und Medientechnologie
… dem Stadtmedienzentrums Karlsruhe (Leitung Jörg Schumacher)
… dem BEO-Netzwerk Karlsruhe (Gabi Matusik, Regina Schmidt)