Freifach Informatik: Projekte mit KI und Hardware

Etappe 1: micro:bit – Schere-Stein-Papier

Ziel: Am Ende spielst du Schere-Stein-Papier gegen deinen micro:bit. In Etappe 2 erkennt dann eine KI dein Handzeichen über die Kamera und schickt es an den micro:bit.

Die wichtigste Idee: Eingabe → Verarbeitung → Ausgabe

Fast jedes Gerät funktioniert so, egal ob Spiel, Roboter oder Waschmaschine:

Eingabe	Verarbeitung	Ausgabe
Taste, Sensor, Kamera	dein Programm entscheidet	Display, Ton, Motor, Licht

Achte bei jedem Schritt darauf: Was ist die Eingabe, was die Ausgabe?

Vorbereitung

Öffne python.microbit.org in Chrome oder Edge.
Schliesse den micro:bit mit dem USB-Kabel an.
Code in den Editor kopieren, dann Send to micro:bit (das erste Mal verbinden und den micro:bit auswählen).

Kein Chrome/Edge? Dann Save drücken und die .hex-Datei auf das Laufwerk MICROBIT ziehen.

Schritt 1: Hallo micro:bit

Code: microbit/01_hallo.py

Taste A zeigt ein lachendes Gesicht, Taste B ein trauriges.

Funktioniert es?

„Hallo“ läuft durch.
A und B zeigen verschiedene Gesichter.

Aufgaben

Ändere den Text, der am Anfang durchläuft.
Nimm andere Bilder. Im Editor links unter Reference findest du alle, z. B. Image.HEART.
Was passiert, wenn du die Zeile sleep(50) löschst? (Tipp: es passiert wenig. Warum ist sie trotzdem sinnvoll?)

Schritt 2: Würfel (Sensor + Zufall)

Code: microbit/02_wuerfel.py

Schüttle den micro:bit. Der Beschleunigungssensor merkt das, und das Programm würfelt eine Zahl.

Funktioniert es?

Schütteln zeigt eine Zahl.
Die Zahl ändert sich.

Aufgaben

Mach einen Würfel von 1 bis 12.
Statt einer Zahl ein Bild: Bei 1 bis 3 ein Image.HAPPY, sonst ein Image.SAD.
★ Neige statt schütteln: Ersetze "shake" durch "left" oder "right". Was ändert sich?

Schritt 3: Schere-Stein-Papier

Code: microbit/03_ssp.py

Taste A: deine Wahl wechseln (Stein → Papier → Schere)
Taste B: bestätigen. Der micro:bit zeigt seine Wahl, dann das Ergebnis (✓, ✗ oder =).

Funktioniert es?

A wechselt die drei Bilder.
B zeigt die Wahl des micro:bit.
Das Ergebnis stimmt.

Verstehen: Schau dir die Funktion ergebnis() an. Sie rechnet (ich - gegner) % 3. Probiere auf Papier aus, warum 1 „gewonnen“ bedeutet. (Stein = 0, Papier = 1, Schere = 2.)

Aufgaben

Zeichne eigene Bilder für Stein, Papier und Schere. 9 ist hell, 0 aus, jede Zeile hat 5 Zeichen.
Statt mit Taste B soll man mit Schütteln bestätigen.

Schritt 4: Punkte und Ton (Best of 3)

Code: microbit/04_ssp_punkte.py

Jetzt zählt der micro:bit die Punkte und spielt Töne. Wer zuerst 3 Runden gewinnt, gewinnt das Spiel.

Funktioniert es?

Der Spielstand läuft durch, z. B. 2:1.
Es gibt Töne.
Nach 3 Siegen beginnt ein neues Spiel.

Aufgaben

Ändere ZIEL, damit man 5 Runden gewinnen muss.
Andere Töne: unter Reference findest du Melodien wie music.NYAN.
★ Der micro:bit schummelt: Er gewinnt etwas häufiger als normal. Wie würdest du das einbauen?

Zusatz ★: Zu zweit per Funk

Code: microbit/05_ssp_funk.py

Zwei micro:bits spielen gegeneinander. Beide laden das Programm und stellen dieselbe GRUPPE ein. Jedes Paar braucht eine eigene Zahl, sonst funkt ihr euch gegenseitig dazwischen.

Funktioniert es?

Nach dem Abschicken dreht sich die Uhr.
Wenn beide abgeschickt haben, sehen beide das Ergebnis.

Aufgaben

Zählt Punkte wie in Schritt 4.
★★ Was passiert, wenn ein drittes Gerät in derselben Gruppe mitfunkt? Wie könnte man das verhindern?

Zusatz ★: Reaktionsspiel

Code: microbit/08_reaktion.py

Wie schnell bist du? Taste A startet, das Display wird dunkel. Nach einer Zufallszeit leuchtet es ganz auf, und du drückst so schnell wie möglich Taste B. Der micro:bit misst die Zeit mit running_time() und zeigt sie in Millisekunden. Zu früh gedrückt? Dann zählt es nicht.

Funktioniert es?

Nach dem Start wird das Display dunkel.
Es leuchtet nach 2 bis 5 Sekunden auf.
Deine Zeit läuft über das Display.
Zu früh gedrückt zeigt ein trauriges Gesicht.

Aufgaben

Vergleicht eure Zeiten: Wer ist am schnellsten? Wirst du mit mehreren Versuchen schneller?
Ändere die Wartezeit auf 1 bis 8 Sekunden. Was ändert sich beim Spielen?
Spiele fünf Runden hintereinander und zeige am Ende den Durchschnitt an. (Tipp: Zeiten in einer Liste sammeln, mit sum(zeiten) // len(zeiten) rechnen.)
★★ Statt running_time(): Zähle in der Warteschleife selbst, wie oft sleep(1) durchlaufen wurde. Warum ist das ungenauer?

Zusatz ★★: Schere-Stein-Papier zu dritt (Turnier)

Code: microbit/09_ssp_turnier.py

Drei micro:bits spielen gleichzeitig. Alle haben dieselbe GRUPPE, aber jeder eine andere SPIELER-Nummer (1, 2 oder 3). Taste A wechselt die Wahl, Taste B schickt sie ab. Sobald alle drei abgeschickt haben, zeigt jeder die beiden anderen Zeichen und sein Ergebnis. Für jeden besiegten Gegner gibt es einen Punkt.

Funk kann Nachrichten verlieren. Darum wird jede Wahl mehrmals gefunkt, und jede Nachricht trägt eine Rundennummer. Nachrichten einer anderen Runde werden ignoriert, so zählt eine alte Wahl nicht in der neuen Runde.

Funktioniert es?

Nach dem Abschicken dreht sich die Uhr.
Wenn alle abgeschickt haben, sehen alle die Zeichen der anderen.
Die Punkte stimmen (prüft nach: Stein gegen Schere = 1 Punkt)

Aufgaben

Was passiert, wenn nur zwei von drei abschicken? Wie lange wartet der micro:bit? (Tipp: WARTEN_MS.)
Wozu dient die Rundennummer? Streiche sie gedanklich weg: Was könnte schiefgehen?
Ändere die Punkte: Sieg 3 Punkte, Unentschieden 1 Punkt.
★ Wer zuerst 10 Punkte hat, gewinnt: Zeige ein Siegerbild und beginne neu.

Rückblick

Beantworte für dich:

Was waren in dieser Etappe die Eingaben? Was die Ausgaben?
Wo steckt in deinem Spiel die Verarbeitung, also die Entscheidung?
In Etappe 2 ersetzen wir die Taste A durch eine Kamera mit KI. Was müsste sich im Programm ändern, was bleibt gleich?

Wenn etwas nicht klappt

Problem	Lösung
„Send to micro:bit“ findet nichts	Chrome oder Edge? Kabel mit Datenleitung? Anderen USB-Anschluss probieren.
Fehlermeldung läuft über das Display	Zeilennummer merken. Häufig: Einrückung oder ein vergessenes `:`
Kein Ton	Nur der micro:bit V2 hat einen eingebauten Lautsprecher (steht hinten drauf).
Funk geht nicht	Beide dieselbe `GRUPPE`? Beide das Programm neu geladen?
Turnier: alle warten ewig	Hat jeder eine andere `SPIELER`-Nummer (1, 2, 3)? Alle dieselbe `GRUPPE`? Alle drei haben Taste B gedrückt? Nach 15 Sekunden gibt der micro:bit auf (trauriges Gesicht).

Weiter zu Etappe 2: KI im Browser