Calliope mini

Zweck und Entwicklung

Der Calliope mini ist ein Einplatinencomputer für Bildungszwecke, der vor allem an deutschen Grundschulen eingesetzt wird. Er soll Schülerinnen und Schülern ab der dritten Klasse spielerisch an Programmieren und algorithmisches Denken heranführen. Zugleich richtet sich das Projekt an Lehrkräfte und das Bildungssystem, damit digitale Inhalte langfristig stärker an Schulen vermittelt werden.

Er wurde 2015 parallel zum BBC micro:bit entwickelt und baut auf diesem auf; Lehrkräfte wirkten an der Erweiterung mit. Gegenüber dem micro:bit besitzt er unter anderem Lautsprecher, Mikrofon, eine RGB-Leuchtdiode, zwei Grove-Konnektoren, zusätzliche Ein- und Ausgabemöglichkeiten sowie eine sternförmige, für Kinder kurzschlussvermeidende Platine. Hinter der Weiterentwicklung steht die Calliope gemeinnützige GmbH. Käuflich erhältlich ist das Gerät seit Sommer 2017.

Verbreitung und offene Materialien

Die erste Finanzierung erfolgte durch Sponsoren, darunter der Beirat junge digitale Wirtschaft im Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Nach der Vorstellung beim IT-Gipfel der Bundesregierung im Herbst 2016 brachte eine Startnext-Crowdfunding-Kampagne über den Jahreswechsel 2016/2017 durch 1902 Unterstützer 108.607 Euro ein.

Seit August 2017 kostet ein einzelner Calliope mini etwa 40 Euro; Klassensätze werden Bildungseinrichtungen günstiger angeboten. In 13 der 16 Bundesländer gab es landesseitige Einführungsprojekte, meist mit kostenlosen Fortbildungen für Lehrkräfte.

Die Calliope gGmbH ist eine Open-Educational-Resources-Initiative: Schaltpläne und Software stehen als Open Hardware beziehungsweise Open Source frei zur Verfügung. Ebenso gibt es frei verfügbare Handbücher, Projektideen und Lehrmaterialien des Cornelsen Verlags.

Hardware und Versionen

Es gibt die technisch und optisch unterschiedlichen Versionen 1.0 von 2017, 2.0 von 2020 und 3.0 von 2024. Version 1.0 entstand aus der Testversion 0.3. Ihr Nordic nRF51822 besitzt einen 32-bit-ARM-Cortex-M0-Prozessor mit 16 MHz, 32 kB RAM und 256 kB Flash-Speicher. Zur Ausstattung gehören Bluetooth Low Energy, eine 5×5-LED-Matrix, Beschleunigungssensor, Gyroskop und Magnetometer (Bosch BMX055), MEMS-Mikrofon, Piezo-Lautsprecher, programmierbare RGB-LED, zwei programmierbare Taster sowie ein DC-Motortreiber.

Hinzu kommen USB-Micro-B für Programmierung und Stromversorgung, JST-Batterieanschluss mit 3,3 V, Anschlüsse für Bananenstecker oder Krokodilklemmen, zwei Grove-Steckverbinder, serielle Schnittstelle, PWM-Ausgabe, SPI und I2C. Es sind vier analoge Eingänge und je nach Softwarekonfiguration 8–11 Ein-/Ausgangsanschlüsse vorhanden. Version 1.0 und 1.3 von 2018 unterscheiden sich bei Details der Stromversorgung.

Version 2.0 ist eine Fortentwicklung von 1.3 und kam 2020 auf den Markt. Ihr 16-MB-Flash-Speicher erlaubt das Speichern von bis zu 25 Programmen; Version 2.1 änderte die Hardware nur geringfügig. Version 3 verwendet den leistungsstärkeren Nordic nRF52833 mit 64 MHz, 128 kB RAM und 512 kB Flash-Speicher. Er kann einen stromsparenden Bereitschaftszustand nutzen. Der externe Flash-Speicher der Version 2 entfällt, der Lagesensor wurde gewechselt, USB-C ersetzt USB-Micro-B und eine Pinleiste ergänzt die GPIO-Pins. Außerdem unterstützt Version 3 das Plug-and-Play-System Jacdac und hat drei statt einer RGB-LED.

Programmieren und Übertragen

Der Calliope mini lässt sich über PC oder Mac sowie drahtlos über Android und iOS programmieren. Nach der Verbindung über USB oder Bluetooth wird er als USB-Datenträger verwaltet; Programme werden darauf übertragen und starten direkt nach dem Einschalten oder Neustart.

Als integrierte Entwicklungsumgebungen stehen Webanwendungen im Browser oder herunterladbare Programme bereit. Dazu zählen ein einfacher Calliope-mini-Editor, das auf Scratch basierende Microsoft MakeCode, das Open Roberta Lab mit NEPO und der Calliope mini Swift Playground. Neben visueller, blockbasierter Entwicklung werden JavaScript, C++ und MicroPython unterstützt. Wegen der weitgehenden Kompatibilität zum BBC micro:bit können auch dessen Entwicklungswerkzeuge verwendet werden.

Einsatz im All, Auszeichnungen und Kritik

Im Rahmen der Mission Cosmic Kiss wurde der Calliope mini auf der Internationalen Raumstation eingesetzt. ESA-Astronaut Matthias Maurer richtete ihn dort ein; bei der Aktion CalliopEO wurden auch von Schülerinnen und Schülern eingereichte Programme auf der ISS ausgeführt.

Ausgezeichnet wurde der Calliope mini 2016 mit dem Wolfgang Heilmann-Preis für humane Nutzung der Informationstechnologie sowie mit den „The Innovation in Politics Awards 2017“ und dem „Innovationspreis für digitale Bildung delina 2018“ in der Kategorie „Frühkindliche Bildung und Schule“.

Finanzielle Förderung durch Google und weitere Unternehmenssponsoren wird kritisiert. Laut Calliope waren Spenden wegen des geringen Bildungsbudgets nötig; Kritiker befürchten jedoch, große Technologieunternehmen könnten solche Förderung nutzen, um ihren Lobbyeinfluss auf die Schulpolitik auszuweiten.