Lernen mit dem Raspberry Pi –
Ein Exkurs nicht nur für Lehrer

Lernen im modernen Zeitalter: Digitaltechnik und Computer finden immer mehr Einzug in die Lehrpläne und begeistern Schüler durch kreative Projekte.

Willkommen zu einem kurzen Überblick über die heutigen Anforderungen und Chancen für das Klassenzimmer!

Stellen Sie sich als Lehrkraft vor, ein winziger Computer, kaum größer als eine Kreditkarte, verwandelt das Klassenzimmer in ein Labor der Entdecker. Das ist der Raspberry Pi, ein preisgünstiger, leistungsstarker Mini-Computer, der speziell entwickelt wurde, um Neugierige aller Altersklassen in die Welt des Programmierens und elektronischen Bastelns einzuführen.

In der Welt der Computertechnologie ist der Raspberry Pi ein Name, der sehr häufig in den Ohren von Selbstbautüftlern, Bastlern und Bildungsexperten klingelt. Dieses kleine Board hat die Macht, den Unterricht zu revolutionieren. Aber was genau ist dieses Gerät? Der Raspberry Pi ist ein kostengünstiger, kreditkartengroßer Computer, der an einen Monitor oder Fernseher angeschlossen und mit einer Standardtastatur und -maus bedient wird. Er ist eine kleine, aber mächtige Maschine, die fähig ist, alles zu tun, was man von einem Desktop-Computer erwartet, von Browsen im Internet und dem Spielen von hochauflösenden Lehrvideos über das Lernen von (sehr einfachen bis zu komplexen) Programmiersprachen bis hin zum Umgang mit Textverarbeitung und Tabellenkalkulationen.

Raspberry Pi: Der Mini-Computer im Klassenzimmer

Die Digitalisierung macht vor der Schule nicht halt. Das wissen Sie und das wissen auch ihre Schüler. An vielen Schulen haben Tablets heute Einzug gehalten. Egal ob iPad oder Android-Tablets, ihnen allen ist eines gemeinsam: Ihre Möglichkeiten sind beschränkt. So ist es mit Ihnen nicht -oder nur mehr schlecht als recht- möglich, eine Programmiersprache wie zum Beispiel die Einsteigersprache Scratch zu erlernen und mit ihrer Hilfe z.B. LEDs zum Blinken zu bringen oder Motoren robotergleich Bewegungen durchführen zu lassen. Auch wenn Tablets gut einen Monitor und eine Tastatur in einem Gerät vereinen und gut transportabel sind, so fehlt ihnen doch die Verbindung zur Aussenwelt in Form von Sensoren und Aktoren. Nur mit Ihnen lassen sich spannende Projekte mit Umweltbezug aufbauen oder Einblicke in die Robotik gewinnen.

Wie kann ein solches sehr universelles und lehrreiches Gerät Einzug in den Unterricht halten?

Das braucht man zum Starten

Obwohl der Raspberry Pi relativ günstig ist, können die Gesamtkosten für Klassenstärken eine Herausforderung darstellen. Lösungsansätze könnten Sponsoring durch lokale Unternehmen oder Crowdfunding-Kampagnen, auch durch die Eltern, sein. Ein einzelner Arbeitsplatz schlägt mit ca. 270€ zu Buche, wobei ein geeigneter Bildschirm schon mehr als die Hälfte der Kosten für sich veranschlagt. Einfache, ausrangierte Computermonitore mit HDMI-Anschluss oder einem entsprechenden VGA-Adapter können oft kostenlos zusammengetragen werden, da heute zu Hause und in der Industrie größeren und moderneren Modellen der Vorzug gegeben wird.

Je Schüler oder Arbeitsgruppe benötigt man folgende Grundausstattung:

• Einen möglichst kompakten Raspberry Pi: Wir empfehlen die in eine Tastatur eingebaute Version Raspberry Pi 400 für den Unterricht.
• Ein 5V-Netzteil (oder alternativ eine Powerbank) mit mindestens 2, besser 3 Anschlüssen.
• Eine einfache Computermaus
• Einen einfachen Monitor mit einem HDMI-Monitorkabel zum Anschluss des Raspberry Pi an den Monitor
• Eine Erweiterungsleiste für die Ein-/Ausgabeanschlüsse

…einfache Sensoren oder Aktoren für spätere Bastelarbeiten bewegen sich meist in Größenordnungen zwischen 5-20€.

WARENKORB

Bildungspotenzial: Warum Raspberry Pi in Schulen?

Der Raspberry Pi ist nicht nur wegen seines niedrigen Preises ein Hit in Bildungseinrichtungen. Seine Vielseitigkeit macht ihn zu einem idealen Werkzeug für das Erlernen von Informatik und Elektronik. Die Möglichkeit, direkt Hardware anzusteuern, gibt Schülern einen Einblick in die Welt der Computerwissenschaften und der Robotik, die weit über das hinausgehen kann, was in traditionellen IT-Kursen gelehrt wird.

Lehrplanintegration: Wie lässt sich der Raspberry Pi einsetzen?

Grundlagen der Programmierung

Mit Scratch oder Python, zwei der einfachsten und meistgenutzten Programmiersprachen, können Schüler auf dem Raspberry Pi starten. Es ist wie eine Einladung zu einer Party, auf der sie die Logik des Codierens kennenlernen, ohne dass sie von komplexem Code erschlagen werden.

Hardware-Interaktion

GPIO-Pins (General Purpose Input/Output) sind die magischen Türöffner des Raspberry Pi, durch die Schüler lernen können, mit externen Komponenten zu interagieren. Mit ein paar LEDs und einigen Zeilen Code kann man die Grundlagen der Elektrotechnik beibringen.

Projekte mit Realweltbezug

• Das Einrichten eines Wetterstationsprojekts kann die Schüler in die Datenanalyse einführen, während sie gleichzeitig über Umweltwissenschaften lernen.
• Ein intelligentes Bewässerungssystem für Pflanzen mit Feuchtigkeitssensoren und Kamera zur Wuchsbeobachtung bringen Einblicke in die Biologie.
• Ein Luftqualitäts-Monitor mit CO2-Sensor mit einem zusätzlichen kleinen Display kann die Luftgüte im Klassenraum feststellen und zum Lüften mahnen. Gerade auch zu Zeiten von Corona eine prima Idee.
• Ein Wasserverbrauchsmesser misst den Wasserverbrauch des Tafelschwammes und mahnt zum Sparen.
• Lichtsensoren schalten eine Schrankbeleuchtung ein
• Näherungsschalter und eine Kamera sorgen für eine Begrüßung des Eintretenden. Von ganz einfach bis zur Gesichtserkennung mit persönlicher Anrede.

Interaktives Lernen

Sensoren und Aktoren

Durch Fühler zur Aussenwelt lassen sich spannende Aufgaben stellen. So gibt es zum Beispiel sehr günstige Kameras, Sensoren für Licht, Annäherung, Feuchtigkeit und Regen, Temperatur, Widerstand, Luftqualität, Feinstaub, Gase, UV, Radioaktivität, Fingerabdrücke, Winkelaufnahme und viele mehr….
Mit ihnen lassen sich Ereignisse auswerten, Messwerte aufnehmen und auswerten und anschliessend läßt sich mit Aktoren darauf reagieren: Steuern Sie mit Ihren Schülern LEDs, Motoren, Lautsprecher, Relais und Co. und regen Sie Ihre Schüler selbst an, neue Einsatzgebiete zu finden. Die Möglichkeiten dazu sind absolut unbegrenzt und endlos.

Quiz-Systeme

Schüler könnten ein Quiz-System programmieren, bei dem Fragen auf einem Bildschirm angezeigt und die Antworten über angeschlossene Knöpfe eingereicht werden. So wird aus einer normalen Fragerunde ein interaktives Lernerlebnis.

Roboter-Bau

Mit ein paar zusätzlichen Motoren und Sensoren kann der Raspberry Pi dazu verwendet werden, einfache Roboter zu bauen. Diese können programmiert werden, um Labyrinthe zu navigieren oder zum Beispiel Dinge zu greifen und zu bewegen, was in die Prinzipien der autonomen Navigation und der Robotik einführt.

Schüler können mit Hilfe des Raspberry Pi komplexe Probleme lösen, indem sie theoretisches Wissen mit praktischer Anwendung verknüpfen. Solche Aufgaben stärken nicht nur technische Fähigkeiten, sondern fördern auch Teamarbeit, kritisches Denken und die Freude am lebenslangen Lernen.
Projekte dieser Art bieten nicht nur eine hervorragende Einführung in die Welt der Hardware und des Programmierens, sondern verdeutlichen auch, wie Technik zur Lösung von Umweltproblemen beitragen kann. Sie fördern zudem die Problemlösungskompetenz, Teamarbeit und das ökologische Bewusstsein der Schüler.

Herausforderungen und Lösungen

Budgetbeschränkungen

Wir wissen, wie es mit dem Budget im Lehrplan aussieht. Sponsorings aus den Reihen der Eltern oder von lokalen Unternehmen sind oft eine Lösung. Darüber hinaus bieten wir von Berrybase.de Ihnen ausgesprochen faire Preise und Rabatte. Sprechen Sie uns an!

Nicht jeder Schüler benötigt unbedingt ein eigenes Set. Bilden Sie eventuell Arbeitsgruppen und fördern Sie die Teamarbeit!

Technisches Know-how

Lehrer müssen möglicherweise geschult werden, um mit dem Raspberry Pi vertraut zu werden. Hier können professionelle Entwicklungsworkshops oder Online-Tutorials zum Einsatz kommen. Neben Youtube und anderen Internetquellen gibt es auch unzählige, verständlich geschriebene Bücher zum Thema Raspberry Pi.
Kostenlose Onlinekurse gibt es zum Beispiel auch bei udemy im Netz.

Schlussüberlegung

Der Raspberry Pi hat das Potenzial, Schüler auf spannende Weise für die MINT-Fächer zu begeistern. Durch seine Flexibilität und Anpassungsfähigkeit kann er Schülern nicht nur helfen, die Grundlagen der Informatik und Elektronik zu verstehen, sondern sie auch dazu anregen, kreativ zu denken und Problemlösungsfähigkeiten zu entwickeln. In der sich ständig verändernden Landschaft der Technologie ist der Raspberry Pi ein starkes Werkzeug im Bildungssektor, das Schüler auf eine Zukunft vorbereitet, in der digitale Fertigkeiten unerlässlich sind.