Code Week 2014 - Jeder kann hacken


Dieses Projekt fand im Rahmen der „EU Code Week“ vom 11.–17. Oktober 2014 statt. Programmiersprachen steuern unsere digitale Welt und damit unser tägliches Leben. Wer sie ­beherrscht, kann unsere Zukunft aktiv, individuell und kreativ mitgestalten. Die "Code Week" ist eine Initiative der Europäischen Kommission mit dem Ziel, Programmierkenntnisse bei Kindern und Jugendlichen in ganz Europa zu fördern. Basierend auf einer Idee der Young Advisors um EU-Kommissarin ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Neelie ­­­Kroes ging die Workshop-Woche im Jahr 2014 in die zweite Runde, in der Deutschland das erste Mal vertreten war. 

Wir freuen uns auf viele Folgeprojekte, zu denen folgende Open Educational Ressource hilfreich sein kann.


Allgemeine Informationen

Wo: Schule an der Jungfernheide, Berlin

Wann: 14. und 16.10.2014

Veranstalter: Design Research Lab Berlin, Zwei Ebenen gGmbH, Initiative Creative Gaming e.V.

Anzal der Teilnehmer: Tag 1: 14, Tag 2: 4

Alter der Teilnehmer: 12-13


Kurzbeschreibung

Schrauben lösen, Kabel neu verlegen: Messer, Gabel und Pudelmütze werden zum Input für den Computer. Ziel ist es, neue Benutzerschnittstellen für den Computer zu entwickeln, indem die TeilnehmerInnen einen Blick "unter die Motorhaube" einer USB-Tastatur werfen. So können Jugendliche im Alter von 13 - 17 Jahre erste Schritte im kreativen Umgang mit Elektronik machen und dabei viel Spaß haben.

Voraussetzungen sind lediglich die Freude am Experimentieren und die Neugier, technologische Grundlagen spielerisch zu erlernen. 



Benötigte Materialien


Hardware

Folgende Materialien werden für einen reibungslosen Ablauf mit 10 Teilnehmern benötigt:

  Name Anzal Kommentare 
Gleiche USB-Tastaturen 10 http://www.conrad.de/ce/de/product/704190/USB-Tastatur-Trust-ClassicLine-Spritzwassergeschuetzt-Schwarz (oder ähnliche, Pin-Belegung muss dann neu getestet werden)
Zusätzliche USB-Tastatur
1Zum Testen
Schraubenzieher 10Größe der Schrauben beachten
Knete   Keine Modellier-Knete!
Selbstklebende Kupferfolie
  z.B.: http://www.conrad.de/ce/de/product/542592/Kupferklebeband-L-x-B-10-m-x-25-mm-Kupfer-Kupfer-CFT-2510M-Conrad-Inhalt-1-Rollen
Klettband   z.B.: http://www.conrad.de/ce/de/product/530956/Klettband-zum-Aufkleben-Haft-und-Flauschteil-L-x-B-2000-mm-x-25-mm-Schwarz-Fastech-1-Paar
 Pappe  
 
 Papier    
 Scheren  10  
 Tape  5  
 Blei/Farb-Stifte   Für Skizzen / Bemalung
Neigungsschalter
 10 http://www.conrad.de/ce/de/product/700444/Neigungsschalter-60-V-DCAC-025-A-1-Schliesser-1-Oeffner-1-St
Einfache Lichtsensoren
 10 http://www.conrad.de/ce/de/product/140375/Fotowiderstand-Serie-VT-Perkin-Elmer-VT-93-N2-Gehaeuseart-2pin-THT
 Einfache Kabel   zum Verlöten von Sensoren
 Kokodilklemmen  40 z.B.: http://www.conrad.de/ce/de/product/735469/Abgreifklemme-Schwarz-Klemmbereich-max-9-mm-Laenge-28-mm-BKL-Electronic-72403-1-St
 Lötkolben /-zinn
 1  für Hilfestellungen
 Laptops  10  mit vorinstallierten (veränderbaren) Spielen
 Verteilersteckdosen    
 Abisolierzange  1  
 Kleber
 5  
 Klebepistolen  5  
 Papptrinkbecher    
Verschiedene Bastelmaterialien
   


Software

Weiterhin sind folgende Programme und Präsentationen von Vorteil:

  Name   Beschreibung   URL
  Autohotkey Wurden falsche Kontakte zusammengeführt oder sollen andere Programme gesteuert werden als gedacht, können mit Autohotkey Tasten umbelegt werden. Autohotkey liegt nach der Installation in der Taskleiste und hört auf Scripts: Einfache .txt Dateien, in die Befehle wie "x::LButton" (Drückt man "x" wird "die linke Maustaste" ausgelöst) geschrieben werden können. Eine Dokumentation liegt dem Programm bei.
http://www.autohotkey.com/
Scratch 2 Offline
Mit Scratch lassen sich Spiele nach dem Baukastenprinzip bauen. Eine Liste an Spielen, welche nur wenige Tasten zur Eingabe nutzen ist beigefügt. Vorteil: In längeren Workshops lassen sich zusätzlich zur Hardware auch die Spiele selbst abändern. Achtung: Adobe Air ist eine Vorraussetzung zur Installation (auf der Webseite ausgezeichnet)
http://scratch.mit.edu/scratch2download/
Präsentation
In der Präsentation werden die Arbeitsschritte, Hinweise und Beispiele erläutert.
https://dl.dropboxusercontent.com/u/2539676/DRL/Jeder%20kann%20hacken/keyboardhack_codeweek14_pr%C3%A4se.pdf
Aufkleber
Ausgedruckt auf Aufkleber-Papier, können die Tastatur-Chips direkt markiert werden und verhindert dadurch Fehler durch Abzählen der Kontakte.
https://dl.dropboxusercontent.com/u/2539676/DRL/Jeder%20kann%20hacken/keyboardhack-sticker.pdf
Cheatsheet Eine tabelarische Auflistung aller Möglichen Kombinationen und Tasten.
https://dl.dropboxusercontent.com/u/2539676/DRL/Jeder%20kann%20hacken/keyboardhack-cheatsheet%20%281%29.pdf


Spiele

Zum Projekt passende Spiele, lassen sich von der Scratch Webseite herunterladen, indem man das Spiel startet, in den Editior wechselt (Rechts oben: "Schau hinein") und anschließend auf "Datei > Auf den Computer herunterladen" klickt. Folgende Spiele nutzen wenig Tasten und sind somit für das Projekt bestens geeignet:

 Name   Art  Tasten   Beschreibung   URL
Flappy Bird
Endless Runner
Space Mit einem Vogel weicht man Röhren aus. Ein Tastendruck lässt den Vogel einen Flügelschlag machen.
http://scratch.mit.edu/projects/17828009
Jetpack Guy  Endless Runner  Space  Mit Hilfe eines Jetpacks bestimmt man die Höhe des Helden, der Hindernissen ausweichen muss.  http://scratch.mit.edu/projects/2234020/ 
Hardest Game  Endless Runner  Space  Per Tastendruck ändert sich die Gravitation, wodurch man Hindernissen an Boden und Decke ausweicht.  http://scratch.mit.edu/projects/28571072/ 
Fall  Endless Runner  Links, Rechts  Zwei Figuren fallen gleichzeitig einen Tunnel hinunter und müssen Hindernissen an den Wänden ausweichen. Gut für 2 Spieler.  http://scratch.mit.edu/projects/26332969/ 
Zero G
Collector
Links, Rechts, Oben
Als Cosmonaut versucht man in der Schwerelosigkeit mit so wenig Zügen wie möglich, Ressourcen einzusammeln und Asteroiden auszuweichen.
http://scratch.mit.edu/projects/26022325/
Red
Jump'n'Run
Links, Rechts,
Oben
Abstrakter 2.5D Hindernisparkours
http://scratch.mit.edu/projects/2565479/
Space Invaders
Arcade
Links, Rechts, Space
Sich langsam von oben nähernde Aliens müssen abgewehrt werden.
http://scratch.mit.edu/projects/1979494/
Scrolling Game
Jump'n'Run, Editor
Links, Rechts, Oben, Unten
Simples Jump'n'Run, dessen Levels man selbst gestaltet (Perfekt für zusätzliches Gamedesign ohne Programmierung) 
http://scratch.mit.edu/projects/26650303/
Linear
Bullet Hell
Links, Rechts, Oben, Unten
Es gilt, so lange wie möglich Objekten auszuweichen. Diese lassen sich im Code schnell durch eigene Grafiken ersetzen.
http://scratch.mit.edu/projects/23841545/
BlueBox 3
Puzzlespiel
Links, Rechts, Oben, Unten
Von Anfang zu Ende muss man gelangen, ohne dabei den Kontakt zu mindestens einer Wand zu verlieren.
http://scratch.mit.edu/projects/2506831/
Dropbox
Arcade
Links, Rechts, Oben, Space
Von Unten steigt Lava, von Oben fallen sich stapelnde Blöcke - Es gilt sich so weit nach oben zu retten wir möglich
http://scratch.mit.edu/projects/25354057/
Mario Kart
Rennspiel
Links, Rechts, Oben, Space
Rennstrecken aus Super Mario Kart 64 werden hier in der Draufsicht auf Zeit gefahren.
http://scratch.mit.edu/projects/379172/
Retro Racer
Rennspiel
Links, Rechts, Oben, Unten
Bei gleichzeitigem Spielen online auch im Multiplayer möglich: Simples im Kreis fahren auf Zeit in 3D.
http://scratch.mit.edu/projects/27270175/



Anforderungen an den Veranstaltungsraum

Neben den Materialien muss der Veranstaltungsort selbst noch bestimmte Merkmale aufweisen:

    • Beamer
    • Mülleimer
    • Arbeitspätze an Tischen mit Laptops
    • Arbeitsplätze an Tischen zum Basteln



Ablaufplan


  Block Ziel Inhalt Kommentare Min
  1 Vorstellung Kennenlernen  Jeder Teilnehmer stellt sich und seine schon vorhandenen Fähigkeiten kurz vor. Zeilimit festlegen
 10
  2 Einführung Thematik erläutern
Über eine Präsentation wird ein Rahmen geschaffen und ein Ausblick auf das Endergebnis gewährt. Motivieren!    5
 3 Aufschrauben Angst nehmen
Tastaturen aushändigen und aufschrauben lassen. Tastaturchip entnehmen, Reste wegpacken und eventuell physikalische Funktionsweise der Tastatur erklären.
Produziert sehr viel Müll! Cool für Namens-Tastatur-Ketten.
 10
 4 Erstkontakt
Funktionsweise erläutern
Aufkleber zur Kontaktbelegung anbringen, die zwei Kontakte für die Leertaste mit dem Schraubenzieher von der schwarzen Schutzschicht befreien (Vorsichtig Ritzen: Muss silbern glänzen) und an jeden Kontakt ein Krokodilklemmen-Kabel befestigen.
Kontaktbelegung vor dem Projekt testen und im Falle einer Abweichung Sticker und Präsentation anpassen.
20
 5  Mini-Game Erster Erfolg und Prinzip des Tastaturhacks verinnerlichen
Chip an Laptop anschließen, Ein-Tasten-Spiel starten, Kroko-Klemmen aneinanderhalten und (hoffentlich) Spiel spielen. Geht nicht? Kontakte überprüfen: Gut abgekratzt? Kroko-Klemmen liegen richtig? In Texteditor überprüfen: Welche Taste kommt an? Eventuell mit Autohotkey nachjustieren.
Gut als Überprüfung, und als Anreiz, wenn es bei anderen klappt.
 10
6
Brainstorming Möglichkeiten aufzeigen
Materialien und Spiele ausbreiten und präsentieren: Einfache Beispiele sind 2 Kupferplatten an 2 Händen -> Klatschen als Auslöser und Knetfiguren, die auf das Auftreffen auf eine Kupferfläche reagieren. Zudem Lichtsensoren und Neigungsschalter erläutern.Auch lassen sich zwei Tastaturen an einem PC anschließen: Kooperation mit Teilnehmern ist also möglich.
Knete und Kupfer ist sehr gut leitfähig, am besten darauf fokussieren.
 5
 7 Prototyping
Möglichkeiten erfinden
Spiele und Materialien ausprobieren. Ideen spinnen.
Zu komplexe Projekte verhindern.  
 30
 8  Mini-Präsi Feedback
Ideen kurz vorstellen und Feedback geben.
Auf die Zeit achten - nicht mehr als 1 Minute
 15
 9  Hauptphase Basteln
Ideen umsetzen
Viel unterstützen, event. Kontakte festlöten
 45
 10  Präsentation Erfolgserlebnis
Endergebnis kurz mündlich und praktisch vorstellen
Auf die Zeit achten - nicht mehr als 1 Minute
 15
 11  Spielen
Überblick über weitere Ideen
Ergebnisse als begehbare Stationen von Teilnehmern erkunden lassen
Selbst regulieren lassen oder "Wechselzyklen" ausrufen
 15
 12  Abschlußrunde Feedback für sich selbst und Analyse des Geschehenen
Was haben sie gelernt? Was fanden sie spannend? Wollen sie weitermachen? Nächste Schritte (Makey Makey, Arduino, Scratch, Construct 2,...)
Objekte mit nach Hause geben, vorher gut dokumentieren
 15
 --  GESAMT  --  --  -- 3:15h



Bild-Hinweise

Zur genauen Verdeutlichung, hier nochmals eine bebilderte Kurzanleitung:

Nach dem Auspacken, sieht man sich zuerst der Tastatur gegenüber.
Bild-AnleitungNach dem Auspacken, sieht man sich zuerst der Tastatur gegenüber.


Mit einem Kreuz-Schraubenzieher gilt es nun alle Schrauben zu lösen um an das Innenleben zu gelangen.
Schritt 1: AufschraubenMit einem Kreuz-Schraubenzieher gilt es nun alle Schrauben zu lösen um an das Innenleben zu gelangen.


Hier kann gut die Funktionsweise einer Tastatur beschrieben werden: Die Tasten drücken jeweils einen Knotenpunkt der zwei dünnen Leiterfolien zusammen und schließen so einen Stromkreis an zwei Pins des Tastatur-Chips, der sich links oben befindet.
Schritt 2: ReinschauenHier kann gut die Funktionsweise einer Tastatur beschrieben werden: Die Tasten drücken jeweils einen Knotenpunkt der zwei dünnen Leiterfolien zusammen und schließen so einen Stromkreis an zwei Pins des Tastatur-Chips, der sich links oben befindet.


Kontakte der ersten Folie befinden sich links auf dem Chip und werden am besten mit "A" bis "R" gekennzeichnet. Kontakte der zweiten Folie sind rechts davon ("1" bis "8"). Diesen Chip gilt es durch das Lösen von zwei weiteren Schrauben zu entfernen.
Schritt 3.1: SezierenKontakte der ersten Folie befinden sich links auf dem Chip und werden am besten mit "A" bis "R" gekennzeichnet. Kontakte der zweiten Folie sind rechts davon ("1" bis "8"). Diesen Chip gilt es durch das Lösen von zwei weiteren Schrauben zu entfernen.


Durch das leichte Abkratzen der schwarzen Schutzschicht lassen sich durch das verknüpfen von zwei Kontakten unterschiedliche Tasten auslösen. H und 6 ergibt so z.B. die linke Pfeiltaste.
Schritt 3.2: VernetzenDurch das leichte Abkratzen der schwarzen Schutzschicht lassen sich durch das verknüpfen von zwei Kontakten unterschiedliche Tasten auslösen. H und 6 ergibt so z.B. die linke Pfeiltaste.


Die Möglichkeiten zum Verknüpfen von zwei Kontakten sind vielfältig: Kupferaufkleber und Drähte sind die leichteste Methode. Zusätzlich können verschiedenste Materialien auf ihree Leitfähigkei überprüft werden (z.B. Knete) und Sensoren (Neigungsschalter, Lichtsensoren) genutzt werden.
Schritt 4: BastelnDie Möglichkeiten zum Verknüpfen von zwei Kontakten sind vielfältig: Kupferaufkleber und Drähte sind die leichteste Methode. Zusätzlich können verschiedenste Materialien auf ihree Leitfähigkei überprüft werden (z.B. Knete) und Sensoren (Neigungsschalter, Lichtsensoren) genutzt werden.


Beispiele


Ein Jump'n'Run lässt sich steuern, in dem man die Knet-Figur auf unterschiedliche Knet-Platformen springen lässt.
Beispiel 1: Knet-AvatareEin Jump'n'Run lässt sich steuern, in dem man die Knet-Figur auf unterschiedliche Knet-Platformen springen lässt.


Befestigt man die Klettband-Armbänder an den eigenen Händen, kann eine Spielfigur durch Klatschen zum Springen gebracht werden. Befestigt an zwei Spielern, müssen diese Abklatschen oder die Hände aneinanderhalten.
Beispiel 2: BerührungssteuerungBefestigt man die Klettband-Armbänder an den eigenen Händen, kann eine Spielfigur durch Klatschen zum Springen gebracht werden. Befestigt an zwei Spielern, müssen diese Abklatschen oder die Hände aneinanderhalten.


Zwei Kontakte lassen sich auch direkt nebeneinander platzieren um anschließend mittels eines mit Kupfer umwickelnden Stiftes oder Fingers geschlossen zu werden. Im Bild wurde so ein einfacher Joystick umgesetzt.
Beispiel 3: LückenfüllerZwei Kontakte lassen sich auch direkt nebeneinander platzieren um anschließend mittels eines mit Kupfer umwickelnden Stiftes oder Fingers geschlossen zu werden. Im Bild wurde so ein einfacher Joystick umgesetzt.


3 Beispiele in Bewegung


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