Helligkeiten messen und auswerten

Helle Köpfchen gesucht

Ist es im Klassenraum oder im Schulhaus eigentlich immer hell genug? Auf dem unteren Gang im Klassenraumtrakt sieht man doch die Hand vor Augen nicht, oder?

Lasst uns doch den Lichtstärkesensor des Calliope mini zum Messen der Helligkeit benutzen! Wenn wir die Daten geschickt mit Hilfe der Tabellenkalkulation auswerten, erhalten wir vielleicht ein Ausleuchtungsprofil für den Gang oder den Raum und können ableiten, an welchen Stellen eine stärkere Lampe vorhanden sein sollte. 

Aufgaben

1. Entwicklung eines Programms für den Calliope mini, welches die Lichtstärke möglichst genau misst und ausgibt.
2. Entwicklung eines Systems zur Erfassung der Messwerte in einem Tabellenkalkulationsprogramm.
3. Überführung der Daten in eine geeignete graphische Darstellung.
4. Interpretation der Datendarstellung und Ableitung von Schlussfolgerungen.

Entwicklung des Programms für den Calliope mini

Hinweis: Die Lichtstärke wird über die LED-Matrix gemessen. Daher muss für den Messvorgang die LED-Matrix aus sein.

1. Benutzt partnerschaftlich die Programme mini-helligkeit1.hex und mini-helligkeit2.hex auf dem Calliope mini jeweils genau 2x an der gleichen Stelle im Raum. Vergleiche die Messwerte zwischen den Programmen und zwischen den einzelnen Messungen. Leitet eine Schlussfolgerung ab. 
2. Vergleicht die Quelltexte der beiden Programme. Ermittelt Gemeinsamkeiten und Unterschiede. Entscheidet Euch für das Programm, welches die Lichtstärke besser erfasst. Übertragt sinnvolle Elemente des anderen Programms. Begründet das Vorgehen.
3. Verbessert die Genauigkeit des Messvorgangs im gewählten Programm durch eine geeignete Programmerweiterung.

Erfassung und Darstellung der Messwerte 

Messung 1:

Die Ausleuchtung des Informatikraums soll erfasst und ausgewertet werden. Jeder Schülerarbeitstisch ist ein Messplatz. 

1. Begründe, dass der Raum als Matrix mit 3 Zeilen und 5 Spalten darstellbar ist.
2. Bilde die Matrix in einer Tabellenkalkulation ab. Wähle geeignete Beschriftungen.
3. Erfasst als Gruppe effizient die Helligkeit mit dem Callioipe mini und übertragt die Messwerte in die Matrix.
4. Entwickle aus den Daten eine geeignete grafische Darstellung. 
5. Leite eine Schlussfolgerung aus der grafischen Darstellung der Messwerte ab.

Messung 2:

Die Ausleuchtung mehrer Gänge soll erfasst und ausgewertet werden. Jeder Gang ist zu durchschreiten und pro Doppelschritt ein Messwert zu erfassen. 

1. Bilde das Durchschreiten der Gänge in einer Tabellenkalkulation ab. Wähle geeignete Beschriftungen.
2. Erfasst als Gruppe effizient die Helligkeit mit dem Calliope mini und übertragt die Messwerte in die Tabellenkalkulation.
3. Entwickle aus den Daten eine geeignete grafische Darstellung für jeden Gang. 
4. Leite eine Schlussfolgerung aus der grafischen Darstellung der Messwerte ab.

Auswertung des Projekts zur Helligkeitsmessung

1. Beobachtung:
   Durch das Abschreiben der Messwerte während der Messung auf dem Gang kommt es zu Fehlern.
   
   Problemfrage:
   Wie kann der Calliope mini die Daten einer Messreihe zunächst zwischenspeichern und später auf Knopfdruck ausgeben?
   
   Lösungsstichwort: Verwendung von Listen 
   
   Arbeitsauftrag Gruppe 1:
   Informiert Euch auf dem AB Listen über das Prinzip von Listen und deren Verwendung in MakeCode. Übernehmt die vorgestellten Skripte und testet diese auf dem Calliope mini. Übertragt die Informationen auf das Programm zur Helligkeitsmessung aus den letzten Stunden so, dass das Problem gelöst wird. Stellt Euer Wissen und Können den anderen Gruppen vor.
   
   
2. Beobachtung:
   Durch das Scrollen der Zahlen bei der Ausgabe auf dem Display kommt es zu Lesefehlern. 
   
   Problemfrage:
   Wie kann man auf einer 5x5-LED-Matrix Zahlen so darstellen, dass man die Zahl "als Ganzes" sieht?
   
   Lösungsstichwort: Verwendung eines Codierungsverfahrens für Zahlen
   
   Arbeitsauftrag Gruppe 2:
   Informiert Euch auf einer geeigneten Stelle (z. B. japanischer Abakus) über den Aufbau des Soroban und seine Darstellung der Zahlen. Übt das Einstellen und Ablesen von Zahlen auf der Internetseite http://www.mathematik.uni-marburg.de/~thormae/lectures/ti1/code/abacus/soroban.html. Importiert das MakeCode-Projekt Codierung.hex. Übt das Lesen der codierten Zahlen. Ermittelt den Unterschied zwischen den Funktionen der Taste A und Taste B. Erweitern das Programm so, dass die Helligkeit gemessen und codiert ausgegeben wird. Stellt Euer Wissen und Können den anderen Gruppen vor.
   
   
3. Beobachtung:
   Die Visualisierung der Daten in der Tabellenkalkulation in Diagrammen lenkt von der Analyse der Daten ab. 
   
   Problemfrage:
   Wie kann man bereits bei der Dateneingabe "besondere Werte" hervorheben?
   
   Lösungsstichwort: Bedingte Formatierung in der Tabellenkalkulation
   
   Arbeitsauftrag Gruppe 3:
   Öffnet die Datei helligkeit.ods in LibreOffice. Beschreibt den Inhalt und die Gestaltung der Tabelle und des Diagramms. Verändert Werte in der Tabelle. Was fällt Euch auf? Informiert Euch im Video über die bedingte Formatierung in LibreOffice.
   
    
   Überprüft die vorhandene bedingte Formatierung im aktuellen Dokument (unter "Bedingte Formatierung verwalten"). Erweitert die Regel so, dass Helligkeitswerte über 200 als zu hell markiert werden. Übertragt das Wissen auf eine Helligkeitstabelle aus den letzten Stunden und verwendet darin bedingte Formatierungen. Stellt Euer Wissen und Können den anderen Gruppen vor.