Anfassbar machen - Das Konzept der IoT-Werkstatt

Erst Denken - dann Digitalisieren

Die Digitalisierung zieht gerade in jeden Winkel der Gesellschaft ein und wird dort enorme disruptive Veränderungen bewirken. Wollen wir die Menschen nicht nur als ohnmächtige Zaungäste am Rande zusehen lassen, müssen wir der eigenen Kreativität Türen öffnen und dem Anwender Perspektiven bieten, um die digitale Zukunft selbst zu gestalten. Deshalb ist ein Konzept gefragt, dass durchgängig von Schule, über die berufliche Aus- und Weiterbildung, bis hin zum Prototypenbau im privaten und beruflichen Umfeld schnelle Erfolge vermittelt - ohne kommerzielle Interessen und "Made in Germany". 

Slogan

Unser Konzept basiert auf der Erfahrung, dass algorithmisches Denken viel leichter vermittelbar ist, wenn sich die Problemstellung an einem konkreten Beispiel aus der realen Welt festmacht. Kostengünstige Mikrocontroller mit WLAN-Konnektivität bieten hier hervoragende Möglichkeiten, ein eigenes "Ding" im Internet der Dinge zu realisieren. Das anfassbare Objekt bildet den direkten Anknüpfungspunkt zu MINT-Fragestellungen, insbesondere in den Naturwissenschaften und der Technik. Ausgehend von einer kreativen Idee und dem Design-Thinking Prozess entsteht mit dem Werkstatt-Konzept so fast spielerisch ein eigener funktionsfähiger Prototyp und damit die Basis für viele innovative Geschäftmodelle der Zukunft.

 

Die IoT-Werkstatt im Detail

Programmieren leicht gemacht: IoT-Ardublock

Wer Puzzlen und Kochen kann, der kann auch Programmieren

Ardublock Programm

Gerade Anfängern erscheint es praktisch unmöglich, ein fehlerfreies Programm zu erstellen. Syntax und komplexe Entwicklungstools erschweren den Zugang und verdecken die eigentliche Idee des algorithmischen Denkens. Hier bieten grafische Programmiersprachen neue Möglichkeiten, die Informatik als Werkzeug zur Lösung eigener Aufgaben einzusetzen.  Dank Schloss/Schlüsselprinzip sind die erstellten Programme automatisch syntaktisch korrekt - Compiler-Fehler gehören zur Vergangenheit.

Komplexe Algorithmen lassen sich, ähnlich wie Kochrezepte, aus vorgefertigten Puzzleteilen zusammensetzen.  Dank IoT-Superblöcken lassen sich industrielle Protokolle wie MQTT oder HTTP-REST einfach nutzen. Eine verteilte Cloudanwendung wie z.B. ein Datenlogger lässt sich mit wenigen Kicks realisieren.

Grundlage bildet die freie Arduino-Entwicklungsplattform und das Open-Source-Tool Ardublock.

 

Hardware: Der Octopus

Mit Plug und Play zum Rapid-Prototyping

Octopus-Platine
Foto: G.Burger

Dank der exponentiellen Entwicklung im IoT-Bereich existieren heute kostengünstige Mikrocontroller mit integriertem WLAN und einfachen Internetzugang. Wir verwenden mit dem ESP8266 ein sogenanntes System on a Chip (SoC) , welches mittlerweile für weniger als 2 Euro pro Stück verfügbar ist. Dieses SoC bildet das Herz (CPU, Speicher, WLAN) unseres Mikrocontrollerboards Octopus. IoT erfordert, wie der Name schon sagt, immer die Verbingung zu einem "Ding", d.h. einem Gerät, einer Maschine oder einer selbstgebauten Konstruktion. Hierfür sind verschiedene Sensoren/ Aktoren notwendig, die beim Octopus in Form seines Umweltsensors (Bosch BME 280/680) schon integriert sind bzw. sich über das Grove-System flexibel anstecken lassen.

Der Octopus ist eine gemeinsame Entwicklung der Expertengruppe IoT (Guido Burger) und in dessen Shop verfügbar.  Auch andere ESP8266 basierende Mikrocontroller (z. B. NodeMCU) lassen sich für eigene Projekte nutzen.

Hackathon: Design Thinking

Kreativität fördern

Tisch mit Chaos
Foto: G.Burger

Der Begriff Hackathon ist ein Kunstwort aus "Hack" und "Marathon" und beschreibt einen zeitlich limitierten Wettbewerb zur Realisierung von Ideen aus dem Bereich der Digitalisierung.

Ablauf - Erst Denken, dann Digitalisieren

Der stukturierte Hackathon gliedert sich in zwei Teile:

Im Vorfeld erhalten die interessierten Schulteams (Gruppen von 3–6 Personen) einen kurzen Einführungstext mit anschaulichen, praxisrelevanten Beispielen (Blaupausen). Basierend auf dieser Einführung entwickeln die Gruppen eigene kreative Ideen
für zukünftige Anwendungen und dokumentieren diese in Form einer kurzen Projektskizze (100 Ideen).

Am eigentlichen Event treffen sich alle Gruppen um ihre Projektidee Wirklichkeit werden zu lassen. Da die Zeit knapp ist, starten wir mit einer kurzen strukturierten Einführung ins Thema, spielen gemeinsam eine Blaupause durch und dann startet auch schon die kreative Design-Thinking Arbeit. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer sollen dabei:

Neuste Technologie ausprobieren, verstehen und gestalten

• Die Köpfe zusammen stecken, Crowdlearning – jeder hilft jedem

Gemeinsam kreative Lösungen finden, gern teamübergreifend

Stärken im Team nutzen (wer baut, macht Grafik, präsentiert?)

Am Ende der Veranstaltung wird präsentiert und die Gewinnerteams ermittelt.

Fazit: Es geht dabei nicht um das längste, komplexeste Programm, sondern darum, gemeinsam Spaß zu haben.

Dreieck Maker/Hochschule/Industrie

Die IoT-Werkstatt nutzt Open-Source Plattformen, die für jedermann zugänglich sind und macht das Thema IoT im wahrsten Sinne des Wortes "anfassbar".  Das Arduino-Ökosystem bildet die Wurzel unserer IoT-Werkstatt. Maker, Hochschule und Industrie ermöglichen einen durchgängigen Transfer in alle Bereiche der Gesellschaft.

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Ansprechpartner

Prof. Dr. Klaus-Uwe Gollmer
Prof. Dr. Klaus-Uwe Gollmer
Professor FB Umweltplanung/-technik - FR Informatik

Kontakt

+49 6782 17-1223
+49 6782 17-1317

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Birkenfeld | Gebäude 9917 | Raum 30
Prof. Dr.-Ing. Guido Dartmann
Prof. Dr.-Ing. Guido Dartmann
Professor FB Umweltplanung/-technik - FR Informatik

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