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Cinderella Experimental Interactive Intuitive Gesture Geometry Multitouch Application for all ages

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Persona

Rene Schmidt, 12Jahre
Hobbies: Federball, Formel 1
Stiftsgymnasium Sindelfingen
fährt mit dem Rad zur Schule
hat einige Nachbarskinder, die auf die gleiche Schule gehen. Teilweise sogar in die gleiche Klasse.

Use Case

Rene ist in der fünften Klasse am Stiftsgymnasium in Sindelfingen. Die Mathelehrerin Frau Schray hatte letzte Woche schon die neue Unterrichtseinheit Geometrie angekündigt. „Na super, noch mal n neues Thema in Mathe.“ dachte sich der Zwölfjährige.

Während die Schulglocke gerade das Ende der Pause einläutet, kommt  die Mathematiklehrerin auch schon um die Ecke ins Klassenzimmer gebogen. Vor sich schiebt sie eine Art großen Tisch vor sich her. Passt kaum durch die Türe. „Macht mal etwas Platz da! Schiebt eure Tische an die Wände!“ ruft Frau Schray. Nichts lieber als das. Schnell springen die Schüler auf und folgen der Anweisung.

Die Lehrerin schiebt den Tisch in die Mitte des Raumes und schaltet ihn ein. Sie öffnet das Programm „Cinderella“. Alle stehen gespannt um den Tisch. „So! Heute fangen wir das neue Thema Geometrie an. Zur Einführung habe ich heute diesen Multitouch Tisch mitgebracht. Hier können wir die ersten Grundfiguren von Cinderella kennenlernen. Wer eine Idee für eine Grundfigur hat, darf herantreten und sie zeichnen.“

Rene läuft eilig zu seinem Schulranzen, um einen Stift zu holen. Er will ein Dreieck aufzeichnen. „Du brauchst keine Zeichenstifte“ lacht die Mathelehrerin. Du kannst alles mit deinen Fingern zeichnen. - Hier schau her!“ Frau Schray berührt den Tisch mit einem Finger und ein Punkt erscheint. Mit großen Augen tritt Rene heran. Zuerst tippt er ein, zwei, drei und ein viertes mal mit einem Finger auf den Bildschirm. Vier Punkte sind so entstanden. „Ich möchte ein Dreieck zeichnen“ sagt Rene. „Das ist ein sehr wichtiger Grundkörper der Geometrie“ freut sich die Lehrerin. „Für ein Dreieck muss ich drei Punkte miteinander verbinden“ überlegt Rene. „Vielleicht berührst du dann die zwei Punkte, die du als erstes Verbinden möchtest, um beide mit einer Geradae zu verbinden“, gibt die Mathematiklehrerin einen Tipp. Rene berührt zwei der Punkte und es zeichnet sich eine Linie dazwischen. Er hebt einen Finger ab und führt ihn zum nächsten Punkt und wieder zeichnet sich eine Gerade durch beide Finger. Dies tut er auch ein drittes mal. „Fertig“ ruft Rene. Das hat ihm Spaß gemacht.

Die Lehrerin berührt nun den Punkt der die Spitze des Dreiecks bildet und verschiebt ihn. So sieht das Dreieck plötzlich ganz anders aus. Anhand des dynamischen Dreiecks und der Anzeige der Innenwinkel kann sie nun die verschiedenen Dreiecksarten durchsprechen. Später darf eines der Kinder das Dreieck verändern und die Schulklasse soll lösen, um welche Dreiecksform es sich handelt.

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Persona

Johanna Richter, 17Jahre
Hobbies: Volleyball, Jazz Dance
Stiftsgymnasium Sindelfingen
kommt mit dem Bus in die Schule, nimmt immer den 711 um mit ihrer besten Freundin quatschen zu können

UseCase

Die ersten zwei Stunden bedeutet Doppelstunde Mathematik - Vorbereitung auf die Zentrale Klassenarbeit. Der Mathelehrer Herr Groß scheint heute mal wieder nicht sonderlich gut gelaunt zu sein. „Ebook auf - ich schick euch ne Aufgabe. Sieben Minuten. Ab... Jetzt!“
Da erscheint auch schon auf dem Bildschirm die Aufgabe:
Wo muss ein Fotograf stehen, damit er ein 7m breites Gebäude mit seiner Kamera fotografieren kann (Öffnungswinkel des Objektivs: 45°)?
Johanna öffnet das Cinderella- Programm auf ihrem Multitouch-eBook. Hier kann sie einfach geometrische Zeichnungen erstellen.  „Hm, eine Idee für die Lösung habe ich ja noch nicht so richtig. Aber vielleicht fange ich erst einmal damit an, das gegebene einzuzeichnen.
Sie setzt zwei Finger nebeneinander am Screen auf. Zwei Punkte entstehen an ihren Fingerspitzen. Nun zieht sie den einen Finger langsam vom anderen weg. So kann sie eine strecke aufzeichnen. Um eine genau 7 Einheiten lange Strecke aufziehen zu können, ist ihr eine Art Lineal mit der Längenanzeige sehr hilfreich.
(Durch die Menüfunktionen kann sie diese Strecke nun „Gebäude“ nennen) und sie sperren. So verändert sie die Länge nicht mehr. Dies ist ganz praktisch. Schließlich ist diese Länge fest vorgegeben. „So, und was habe ich nun noch gegeben?“ denkt sich Johanna und ließt die Aufgabe deshalb noch einmal. „Ich brauche einen Punkt, der den Standort der Kamera symbolisiert.“ Also tippt sie einmal auf den Screen, um das ‚Auge‘ einzuzeichnen. „Dies ist wohl der Scheitelpunkt eines Winkels von 45°, also dem Öffnungswinkel des Objektivs. Und da der Fotograf das Gebäude komplett drauf haben möchte, muss der untere Schenkel den tiefsten Punkt und der obere Schenkel den höchsten Punkt des Gebäudes treffen...“
Sie berührt den Punkt für das Auge und den Endpunkt des Gebäudes. Eine Strecke zeichnet sich ein. (Nun wählt sie im Menü das Werkzeug „Gerade mit festem Winkel“. Hier gibt sie 45° an.) Sie berührt die gerade eben gezeichnete Strecke zwischen Auge und unterem Punkt des Gebäudes. Sie hat so die Bezugstrecke, zu der die nun entsandene Gerade 45° haben sollte, festgelegt. Der Punkt, der an ihrem Finger entstanden ist, zieht sie nun auf das Auge. Johanna hat so vom Auge aus zwei Schenkel mit dem Innenwinkel 45° konstruiert.
Der Schnittpunkt zwischen der Geraden und dem höchsten Punkt des Gebäudes hat sich automatisch eingezeichnet.

Johanna kann nun mit dem Finger das ‚Auge‘ markieren und verschieben. So kann sie sehen, aus welchen Positionen eine Aufnahme des kompletten Gebäudes möglich wäre. Diese Bewegung zeichnet eine Kreisbewegung.

// Use Case

definieren von zwei UseCases

(Kind 7. Klasse - erster Kontakt mit Cinderella und Geometrie - spielerischer Anfang

Kind 11. Klasse - Fortgeschrittener - Beispielaufgabe Fotograf)

funktional + visuell

grafisches Element gibt Rückschluss auf die Funktionen

 

// Punkt Stati

Vordergrund / Mittelgrund / Hintergrund

Ist es möglich oder nur eine Idealsituation, dass nach dem ersten Anschauen ein korrekter Rückschluss gezogen wird?

 

// Menü

bisher angedachte Menü zwingt zu einer Haltung

muss freier werden

Klassische Sachen (z.B. Pull down Menü) miteinbeziehen

Kombinationen

1

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

5

 

 

6

 

 

7

 

 

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11

 

 

12

 

Allgemein:

es gibt Daten von:

- Punkt (zwei Koordinaten P(x/y) )

- Strecke (Definiert mit zwei Endpunkten, Länge g = x LE)

- Winkel (zwei sich kreuzende Geraden/Strecken treffen sich in einem Punkt und definieren einen Winkel. Meist ist der Innenwinkel angegeben a = x °)

- Kreis (Mittelpunkt M, Radius r = x LE)

 

- meist sind ist eine Angabe von maximal zwei Stellen hinter dem Komma ausreichend.

 

 

Ist-Zustand Cinderella:

- Punkt: bei gedrückter Maustaste werden die Koordinaten angezeigt. Eine gezielte Eingabe der Koordinaten ist allerdings sehr schwer.

punkt(koordinaten)

Bei "Informationen" kann der Punkt benannt werden und die Koordinaten werden angezeigt.

punkt(informationen)

 

- Strecke: Strecke messen Werkzeug

Lineal von einem zum anderen Strecke-Definierenden Punkt. Die Länge wird dann in der Streckenmitte mit P1P2 = x angezeigt.

strecke(messen) strecke(maße)

 

Bei "Informationen" wird nur die Benennung der Strecke angezeigt, nicht wie lang sie ist. Die Länge der Strecke kann nur durch verschieben der Endpunkte verändert werden, eine Veränderung an der Streckenlänge selbst ist nicht möglich.

strecke(informationen)

 

 

- Winkel:

Zwei Geraden/Strecken zeichnen und dann mit dem Winkel messen Werkzeug den Winkel anzeigen lassen. Allerdings ist dieser Winkel dann auch wieder nur durch das Verschieben der Punkte veränderbar.

winkel(messen)

 

Gerade mit festem Winkel: Gerade zeichnen, Werkzeug aufrufen und Winkelgröße eingeben. Danach die Gerade anklicken (= Schnittpunkt definieren) um die zweite Gerade zu zeichnen. Die Geraden stehen dann mit dem angegebenen Winkel zueinander. Dieser Winkel ist im Nachhinein auch nicht mehr veränderbar.

winkel(fester winkel) winkel(fester winkel)

 

Winkel markieren Werkzeug zeichnet nur einen Halbkreis ein - ohne Maßangaben.

winkel(winkel markieren)

 

 

- Kreis:

Zwei Punkte und ein Kreis: Kreis zeichnen, dann Strecke messen zwischen Mittelpunkt und Punkt auf dem Kreis = Radius.

Veränderung des Radius wieder nur durch Punkte verschieben möglich.

kreis(abstand messen)

 

Kreis mit festem Radius: Fenster öffnet sich um Radius einzugeben. Danach muss Mittelpunkt gesetzt werden, um den dann ein Kreis mit dem definierten Radius gezeichnet wird.

kreis(fester radius)

 

Sonstige:

IPhone Kontakte

 

 

IPhone WeckerIPhone Rechner

 

Nintendo DS Sodoku

 

 

 

 

Lösungsansätze:

verschieben des Wertes an einem Lineal

schnelle Bewegung: grob (Vorkommastellen)

langsame Bewegung: exakt (Nachkommastellen)

Beispiel (Projekt xy - Simulationsfilm s.u.)

lineal(slow mo)

 

Durch tippen auf die Längen-Anzeige erscheinen "Buttons".

 

buttons

 

Durch tippen auf die Längenangabe öffnet sich das Content-Menü.

contentmenü

 

 

Verändert man die Länge einer Strecke, ist nicht geklärt, ob sie sich nach beiden Seiten oder nur an einem Ende verlängert (bzw. was gewünscht ist). Um dies klar zu machen, sollte eine Strecke nur durch die Verschiebung der Endpunkte in ihrer Länge verändebar sein.

endpunkte verschieben

 

 

 

Im Content-Menü Punkt verschieben Werkzeug auswählen - dann Punkt verschieben

contentmenü - koordinatensystem