Physical Computing bezeichnet Anwendungen der Informatik, die in direkter Verbindung mit ihrer physikalischen Umwelt stehen. Es werden Systeme betrachtet, die ihre eigene Umgebung durch Sensoren erfassen und interaktiv auf diese Messungen reagieren können.

Roboter, die selbstständig Staub saugen oder Rasen mähen, selbstlenkende Fahrzeuge, automatische Bewässerungsanlagen, die messen können, wie viel Feuchtigkeit eine Pflanze braucht, Bewegungsmelder, Rundenzähler, Herzschrittmacher, LED-Anzeigen, intelligente Küchen – das und vieles mehr schafft Physical Computing.

Da diese Technologie aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken ist und dort eine immer größere Rolle spielt, ist Physical Computing auch für den Unterricht in der gymnasialen Oberstufe interessant.

In Kooperation mit der OTH Amberg-Weiden wurde ab September 2016 am HCA-Gymnasium ein (wissenschaftspropädeutisches) Seminar durchgeführt, in dem die Schüler eigene Arduino-Projekte entwickelt und dokumentiert haben.

Dabei wurden sie von der OTH Amberg-Weiden betreut und auf vielfältige Art und Weise unterstützt: Die Schüler nahmen an zwei vierstündigen Workshops unter der Leitung von Prof. Dr. Ulrich Schäfer und Prof. Dr. Martin Frey teil, in denen sie theoretisches Hintergrundwissen und technische Fertigkeiten erwarben. Zudem standen die beiden Professoren und weitere OTH-Mitarbeiter immer mit Rat und Tat zur Seite , wenn es technische Probleme gab, und trugen damit nicht unwesentlich zum Gelingen der Projekte bei.

Die Schüler entwickelten eigene Projektideen, die sie unter anderem mit dem 3D-Drucker der OTH Amberg-Weiden umsetzen konnten. Die entstandenen Arduino-Projekte wurden am 23.11.2017 von 13:50 Uhr bis 15:20 Uhr bei einer Messe am HCA-Gymnasium präsentiert und von den Professoren begutachtet:

Uli Utz konstruierte ein selbst lenkendes Fahrzeug, das sich über Lichtsensoren an Hand der Farbe des Fahrbahnuntergrunds orientieren kann. Wer lieber selbst steuert, kann dies mit dem Lenkrad und den Gaspedalen aus dem 3D-Drucker der OTH Amberg-Weiden, die von Daniel Ulrich entwickelt wurden, tun und damit mit einem Fahrzeug auf dem Bildschirm eines PCs fahren. Nur über Handbewegungen und völlig berührungsfrei navigieren lässt sich das Raumschiff im Computerspiel von Tobias Weiß.

Nico Schöner führte auf der Messe vor, wie man mit dem von ihm gebauten und programmierten Photometer die Konzentration eines chemischen Stoffes bestimmt werden kann. Augustinus Riederer entwarf und baute eine Wetterstation zur Messung von Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit. Der Solartracker von Samuel König dreht mit Hilfe von drei Elektromotoren seine Solarzellen horizontal und vertikal immer in die Richtung größter Lichtintensität. Dominik Herl kann mit seiner sehr gut durchdachten Konstruktion eines Würfels aus 216 LEDs alle Dioden einzeln ansteuern, obwohl seinem Arduino-Rechner nur wenige Ausgänge zur Verfügung stehen.

Der von Thomas Kastner entwickelte Roboter kann Gegenstände greifen und ihrer Farbe entsprechend sortieren. Nostalgiker haben die Möglichkeit noch einmal das Spiel Tetris des alten Gameboys zu spielen, das Tobias Hermann wieder zum Leben erweckt hat. Als Plattform verwendete er einen Arduino-Leonardo im Design des ArduBoy, der dem GameBoy sehr ähnelt, aber kleiner und flacher ist. Auch die Hintergrundmelodie des Originals ist wieder zu hören. Philipp Götz hingegen konstruierte ein einem Arcade-Automaten nachempfundendes Gehäuse um einen Arduino-Rechner und ein Windows-Tablet und bestückte es mit einem haptischen Joystick und Knöpfen. Spielen lassen sich damit unter anderem wieder Klassiker wie Space-Invaders, Pacman, Breakout oder Pong.