Gelungene Kooperation: Geschichte des IoT-Cube

Smartes Appenzellerland

Im März 2021 trafen sich Vertreter des Vereins Smartes Appenzellerland (Martin Frischknecht), der Kantonsschule Trogen (Christian Egger) und der Ostschweizer Fachhochschule (Danilo Just) zu ersten Gesprächen. Christian Egger war einer der Initiatoren der TTN-Community im Raum St. Gallen und hatte bereits einige Anwendungen mit LoRaWAN im schulischen Kontext umgesetzt. Martin Frischknecht arbeitete an dem Ausbau des LoRaWAN-Netzes im Appenzellerland und betrieb ausserdem eine IoT-Cloud, die erste Anwendungen präsentierte. Danilo Just integrierte an der Ostschweizer Fachhochschule im Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen LoRaWAN mit micro:bit und Python in das Lehrmodul "IoT". Der dafür eingesetzte Prototyp war sehr vielversprechend und bot grosses Potenzial für verschiedene Zielgruppen.

Es entstand die Idee einen IoT-Kit (einen Internet of Things Baukasten) zu entwickeln, welcher erlaubt, in Form von Workshops entsprechende Experimente und IoT-Anwendungsfälle selbst umzusetzen. Es ging dabei darum, an den Schulen damit auf spielerische und niederschwellige Art spannende Sensoren und datenbasierte Experimente aufzubauen. Die Ideen wurde durch Danilo Just mit ins Smartfeld getragen, um dort eine zielgruppengerechte Lösung zu entwickeln und an eine weitere Initiative anzuknüpfen, welche das gleiche Ziel verfolgte.

GBS IoT-Werkstatt

Zur selben Zeit hat das GBS St. Gallen im Jahr 2021 als Bildungspartner von Smartfeld im Rahmen des Projekts IoT-Werkstatt der Technischen Abteilung des GBS, das von der St. Galler IT-Bildungsoffensive (ITBO) unterstützt wurde, intensiv mit IoT und LoRaWAN experimentiert. Die Verwendung unterschiedlicher Sensorik, die Datenaufbereitung sowie die Übertragung über LoRa- Module war selbst für Lernende der Berufsfachschule eine herausfordernde Aufgabe, welche fundierte Programmierkennnisse in Python erforderte.

Fabian Reifler, Elektroniker und Lehrperson am GBS, war gleichzeitig in der IoT-Werkstatt wie auch bei Smartfeld tätig. Er wünschte sich, dieselben IoT- Projekte auch mit weniger technikaffinen Lernenden durchzuführen. Der im Smartfeld bereits etablierte Low-Code- Ansatz mit Makecode und Micro:Bit inspirierte ihn deshalb zur Entwicklung des «IoT Cubes», einer Innovation, die er an der Berufsfachschule sowie im Smartfeld anwendbar sah. Fabian Reifler und Pascal Eberhard, Elektroniker und wissenschaftlicher Mitarbeiter des GBS, brachten daraufhin in kurzer Zeit einen lauffähiges Funktionsmuster aufs Parkett. Es folgten darauf weitere Prototypen mit einem modularen Montagesystem für den Anschluss von Sensoren und Aktoren, um das «rapid prototyping» auf die Spitze zu treiben.

 

Danilo Just vom Smartfeld war schon früh in der Konzeptphase involviert mit dem Ziel, die Hardware in weiteren Bildungskontexten einzusetzen und noch weitere Enthusiasten und Finanzierungspartner für das Projekt zu gewinnen. Es konnten mehrere Stiftungen gewonnen werden, welche das Projekt für den Einsatz an Schulen im Appenzellerland unterstützten (H+S Stiftung, Metrohm-Stiftung, Johannes Waldburger Stiftung, Steinegg-Stiftung, Dr. Fred Styger Stiftung, Bertold-Suhner-Stiftung)

Das Projekt wird nun von Smartfeld vorangetrieben, um ein ausgereiftes Produkt zu entwickeln, das didaktisch aufbereitete Lerneinheiten für die verschiedenen Zielstufen enthält. Ein erster Klassensatz befindet sich an der Kantonsschule Trogen und ein weiterer an der GBS. An der Kantonsschule Trogen wird der IoT-Cube schon durch Vincenzo Parisi im Unterricht eingesetzt. Am GBS St. Gallen werden diese Module jeweils mit den Lernenden ein erstes Mal in der IoT-Werkstatt getestet.