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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

„Smart Textile – Interaktive Kleidung€¦ · „Smart Textile – Interaktive ... Tutorial zu Arduino Lilypad und der Software amici 12 1. Einleitung 12 2. Die LilyPad Arduino

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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

Page 2: „Smart Textile – Interaktive Kleidung€¦ · „Smart Textile – Interaktive ... Tutorial zu Arduino Lilypad und der Software amici 12 1. Einleitung 12 2. Die LilyPad Arduino

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

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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

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4 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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

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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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6 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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7 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

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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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8 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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10 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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11 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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12 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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13 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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15 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

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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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16 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

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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

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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

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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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Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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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Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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.

Odendahl, Manuel; Finn, Julian und Wenger, Alex (2009): Arduino. Physical Computing für Bastler, Designer & Geeks. O’Reilly Verlag.

Pakchyan, Syuzi (2008): Fashioning Technology. A DIY Intro to Smart Crafting. O`Reilly.

Reimann, Daniela (2015): Digital media in creative processes with young people in vocational preparation, paper for the International Symposium on "Youth as Visual Culture Producers: Artistic Skills and Knowledge in Secondary Education", 22-23 November 2013, Public University of Navarra, Pamplona/Spain.

Reimann, Daniela et.al. (2013): Künstlerisch-technische Medienbildung - Ästhetische Zugänge zu digitalen Technologien mit Projektportfolios in der außerschulischen Berufsvorbereitung. In: bwp@ Spezial 6- Hochschultage Berufliche Bildung 2013, Fachtagung 13, hrsg. v. Axel Buether & Ulrich Heinen, S. 1-13.

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Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Reimann, Daniela et.al. (2014): Digitale Medien als ästhetische Erfahrungsräume für Jugendliche in berufsvorbereitenden Bildungsmaßnahmen, in: Rudolf Kammerl, Alexander Unger, Petra Grell, Theo Hug (Hrsg. 2013): DGfE, Jahrbuch Medienpädagogik 2013, Diskursive und produktive Praktiken in der Digitalen Kultur, S. 209-230

Reimann, Daniela et.al.(2014): Künstlerisch-technische Medienbildung zur Förderung digitaler Medienkompetenz von Jugendlichen: Theoretische Grundlage und didaktische Position eines Forschungsprojekts, in: Dichtung Digital, Online Journal für Kunst und Kultur Digitaler Medien, Sonderheft Nr. 43, "Grundlagen der Medienbildung. Szenarien und Potentiale", hrsg. v. Roberto Simanowski, Petra Missomelius.

Reimann, Daniela: MediaArt@Edu - Artistic approaches to digital media technology in vocational preparation: New concepts to support media literacy of young people, paper proposal for the 8th International Conference on the Arts in Society, 24-26 June 2013, Budapest (Abstract)

Reimann, Daniela; Bekk, Simone (2014): Introducing artistic processes with digital media in vocational preparation, in: Leonardo Electronic Almanac , issue: The Culture of Digital Education: Innovation in Art, Design, Science and Technology Practices, Senior Editors for this volume: Lanfranco Aceti, Nina Czegledy and Oliver Grau, in review/to appear 2015

Reimann, Daniela; Bekk, Simone (2014): Künstlerisch geleitete Medienbildung mit Portfolios: Potenziale für Jugendliche in berufsvorbereitenden Bildungsmaßnahmen. Herausforderungen beim Übergang Schule – Beruf und das Konzept der berufsbiografischen Gestaltungskompetenz. In Medienimpulse. Potenziale digitaler Medienkunst. 2/2014. http://medienimpulse.at/articles/view/659 (zuletzt kontrolliert am 02.07.2014)

Reimann, Daniela; Bekk, Simone (2015): Artistic approaches to media technology in interdisciplinary education – Innovative portfolios in digital media art projects. in: LARRY O'FARRELL, SHIFRA SCHONMANN, ERNST WAGNER (EdS.,2015), "The Wisdom of the Many - Key Issues in Arts Education, International Yearbook for Research in Arts Education, Münster: WAXMANN

Reimann, Daniela; Bekk, Simone (2015): GamesLab ON/OFF- game development as an artistic approach to digital media education and portfolio work in vocational preparation, contribution to: Creative Technologies - Create and Engage Using Art and Play, edited by Nelson Zagalo and Pedro Branco.

Reimann, Daniela; Bekk, Simone: Facing the technology challenge: art education concepts and innovative media (2014), in: Revista Informática na Educação – Teoria e Prática , vol. 17, n. 1 (2014): "Tecnologias Assistivas, Aprendizagem e Inclusão Social" of the PPGIE – Graduate Program of Informatics in Education, PHd level, at the Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS, Brazil./Bundesuniversität/ Federal University of Rio Grande Do Sul, Brasil (peer reviewed journal paper) , to appear 2015

Reimann, Daniela; Himmelmann, Kathrin: Praxisbeispiel: Interaktive Kleidung. Ein Projekt zur Stärkung der digitalen Medienkompetenz in der beruflichen Qualifizierung von Mädchen, in: Praxishandbuch Lust auf MINT, herausgegeben von der Jugendstiftung Baden-Württemberg, Stuttgart, 3/2013

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.

Tan, X.: Storytelling wearables, an alternative autobiographie. 2005: http://www.xiaolitan.com/thesis/thesis.htm [19.2.2010]

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46 BMBF-Forschungsprojekt: MediaArt@Edu (ACRONYM)

Institut für Berufspädagogik und Allgemeine Pädagogik (IBP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Trappe, C.: Creative Access to Technology: Building Sounding Artifacts with Children. In proceedings of IDC 2012, Bremen, short paper. 2012

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.

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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)