Physical experiments have a great potential in mathematics lessons. Students can actively discover how mathematical concepts are used. This paper shows results of research done how students got to know the different aspects of the concept of variable by doing simple physical experiments. Further it will be shown what other concepts could be touched by the same treatment.

Physical experiments have a great potential in mathematics lessons. Students can actively discover how mathematical concepts are used. This paper shows results of research done how students got to know the different aspects of the concept of variable by doing simple physical experiments. Further it will be shown what other concepts could be touched by the same treatment.

Die Masterarbeit stellt die Entwicklung und Anwendung des interdisziplinären High-Fidelity-Prototyps, PiaPi dar. Basierend auf der 'Research through Design' Methode kombiniert der Prototyp LEGO, Musik und Licht, um die Mensch-Computer-Interaktion zu fördern. Eine qualitative Studie zeigt, dass der Prototyp Testpersonen dazu motiviert, kreativ zu interagieren, Neugier weckt und dabei Berührungsängste abbaut. Zur wissenschaftlichen Einordnung wurden Elemente der HCI mit Forschung zu Spaß und Spiel kombiniert. Besonderes Augenmerk liegt auf dem potenziellen Einsatz des PiaPi als Projekt für den fächerübergreifenden Unterricht an Schulen. Dafür wurden in der Entwicklung verschiedene Aspekte der Pädagogik und Didaktik wie des Informatikunterrichts, Ganztagsangeboten und des fächerübergreifenden Unterrichts berücksichtigt. Im Rahmen der Arbeit wurde mit dem PiaPi ein Prototyp entwickelt, der für die Weiterentwicklung zum Projekt im Rahmen des Informatikunterrichts an Schulen nachweislich geeignet ist.:Inhalt Abkürzungsverzeichnis iv Abbildungsverzeichnis v Tabellenverzeichnis vii Anhang viii 1. Einleitung 1 1.1 Idee und Motivation 1 1.2 Ziel der Arbeit 2 1.3 Forschungsstand 3 1.4 Aufbau der Arbeit 4 2. Wissenschaftliche Grundlagen 5 2.1 Technische und methodische Grundlagen 5 2.1.1 Research through Design 6 2.1.2 Prototypen 8 2.1.3 Mini-Computer Raspberry Pi 12 2.2 Theoretische Grundlagen 14 2.2.1 Spiel und Vergnügen in der Mensch-Computer-Interaktion 15 2.2.2 Visualisierung von Ton 18 2.2.3 Informatik und Schule 23 Informatik an (Grund-)Schulen 23 Fächerübergreifender Unterricht 26 Ganztagsangebote und Ganztagsschulen 27 2.3 Verwandte Projekte 29 2.3.1 Der LEGO-Zug im Museum 29 2.3.2 Das LEGO-Mikroskop - “Hands on” by Yuksel Temiz 33 3. Konzept und Umsetzung des Prototypen 36 3.1 Idee und Entwurf 36 3.1.1 Die Idee 36 3.1.2 Variante A 37 3.1.3 Variante B 41 3.2 Elektrotechnische Umsetzung 43 3.2.1 Aufbau und Funktionen 43 3.2.2 Bauteile des PiaPi 45 Der Raspberry Pi 45 Die Tasten 48 Die LEDs 51 Die IMU 52 3.3 Entwicklung und Implementierung der Software 53 3.3.1 Überblick des Software-Ablaufs 53 3.3.2 Initialisierung und Klassen 54 3.3.3 Vom Tastendruck zum Ton 57 3.3.4 Es werde Licht 59 4. Methodik der Nutzer:innenstudie 60 4.1. Usability Testing 60 4.2 Qualitative Interviews 63 5. Nutzer:innenstudie zum PiaPi 67 5.1 Testung und qualitatives Interview 67 5.2 Auswertung der Studie 71 5.2.1 Interaktion mit dem PiaPi 72 5.2.2 Emotionen der Tester:innen 73 5.2.3 Bewertung der Designbesonderheiten 75 5.2.4 Anwendungsvorschläge und Bewertung der Konzeptidee 76 5.3. Herausforderungen und Erkenntnisse 78 6. Fazit und Ausblick 81 Literaturverzeichnis 86 Selbstständigkeitserklärung 91

Der Text resummiert die Erfahrungen mit dem Fach Musik, die aus einem wissenschaftlich begleiteten Modellversuch "Profiloberstufe" der Max Brauer Schule in Hamburg hervorgegangen sind. Im Kern steht erstens die Darstellung von Systematisierungen, die sich verallgemeinerbar für fachübergreifendes und fächerverbindendes Gestalten von Lehr-Lern-Situationen ergeben haben, sowie die Fokussierung des Fachspezifischen des Schulfachs Musik im Unterschied zu anderen Schulfächern wie Geschichte, Fremsprache, Religion u.a. Darüber hinaus stellt das Musik-Curriculum einen Umsetzungsversuch der von Martin Seel unterschiedenen drei Dimensionen des Ästhetischen dar. / The text sums up the experiences with a school subject Music in a "Profiloberstufe", which means a way of inter- and multidisciplinary way of teaching and learning in the upper secondary level. The experiences result from a model test in Hamburg (Max-Brauer-School) with accompanied research. The central points are general categories for different wayx to organize inter- and multidisciplinary works and a thesis about the curricular role of a school subject Music among the other school subjects like history, language or religion. In addition the concret Music-curriculum in the model test outlines an exemple, how to use different dimensions of aesthetic practice and awareness to model a music-curriculum.

Der Text resummiert die Erfahrungen mit dem Fach Musik, die aus einem wissenschaftlich begleiteten Modellversuch "Profiloberstufe" der Max Brauer Schule in Hamburg hervorgegangen sind. Im Kern steht erstens die Darstellung von Systematisierungen, die sich verallgemeinerbar für fachübergreifendes und fächerverbindendes Gestalten von Lehr-Lern-Situationen ergeben haben, sowie die Fokussierung des Fachspezifischen des Schulfachs Musik im Unterschied zu anderen Schulfächern wie Geschichte, Fremsprache, Religion u.a. Darüber hinaus stellt das Musik-Curriculum einen Umsetzungsversuch der von Martin Seel unterschiedenen drei Dimensionen des Ästhetischen dar. / The text sums up the experiences with a school subject Music in a "Profiloberstufe", which means a way of inter- and multidisciplinary way of teaching and learning in the upper secondary level. The experiences result from a model test in Hamburg (Max-Brauer-School) with accompanied research. The central points are general categories for different wayx to organize inter- and multidisciplinary works and a thesis about the curricular role of a school subject Music among the other school subjects like history, language or religion. In addition the concret Music-curriculum in the model test outlines an exemple, how to use different dimensions of aesthetic practice and awareness to model a music-curriculum.