2 days ago
Taschenrechner im Unterricht
Im Unterricht in Mathe und auch in verwandten Fächern wird gelegentlich der Taschenrechner eingesetzt, um etwa mühsame Rechenschritte durchzuführen oder Funktionsgraphen zu inspizieren. Die Demonstration von Taschenrechner-Funktionen an einem originalen Taschenrechner ist in einer grösseren Klasse schwierig, jedoch gibt es Emulatoren für gewisse Taschenrechner, die auf dem Computer laufen und via Beamer präsentiert werden können.
Der TI-Nspire
An unserer Schule wird seit einigen Jahren der TI-Nspire von Texas Instruments eingesetzt. Links ist das ältere Modell TI-Nspire CX CAS abgebildet, rechts das aktuelle Modell TI-Nspire CX II-T CAS.
Beide verfügen neben grundsätzlichen Taschenrechner- und Computer-Algebra Funktionen verschiedene Anwendungen, etwa eine Tabellenkalkulation sowie Applikationen für Geometrie, Daten und Statistik, Notizen und eine zum Erfassen und Auswerten von Messdaten. Auch Programmierung in TI-Basic, Lua oder Python (nur auf dem neueren Modell) ist möglich. Kurz gesagt ist es ein Mini-Computer in einem handlichen Format, mit einem Tastatur-Layout, welches nützlich fürs Rechnen ist. Der Taschenrechner ist nicht günstig (Kostenpunkt ca. 150 Fr.) und wird deswegen an unserer Schule im Rahmen der flächendeckenden Einführung des BYOD (bring your own device) Programms durch einen einfachen Taschenrechner ersetzt. Es geht in diesem Artikel nicht um Sinn oder Unsinn von verschiedenen Taschenrechner-Modellen, sondern um die Emulation des TI-Nspire.
Mitgelieferte Schüler- und Lehrersoftware
Für Windows und MacOS-Benutzer kommt der TI-Nspire mit Schülersoftware (oder Lehrersoftware), mit welcher sich die Funktion des Taschenrechners emulieren lässt und auch Dateien zwischen Computer und Taschenrechner ausgetauscht werden können. Damit lassen sich auch etwa Python-Skripte bequem auf dem Computer erstellen, um sie dann auf dem Taschenrechner auszuführen.
Firebird
Linux-Benutzer und Android-Benutzer brauchen eine Alternative. Diese gibt es in Firebird, einem Mult-Plattform Emulator für TI-Nspire Taschenrechner, aktuell in Version 1.6. Firebird ist freie Software und trägt die GPLv3 Lizenz. Der Emulator läuft auch auf Android, iOS, macOS und Windows. Hier eine Ansicht für das CX CAS Modell:
Der Emulator lässt sich über Knopfdruck mit der Maus oder auch per Tastatur steuern. Leider funktionieren bei Tastatur-Eingabe nicht alle Operationszeichen wie gewünscht. Bei meiner Tastatur wird ein Plus (+) häufig (aber nicht immer) in ein Integral-Zeichen übersetzt, ein Geteilt (/) in einen umgekehrten Schrägstrich (\). Also gebe ich das Plus und Geteilt-Zeichen mit Hilfe der Maus ein, das Hoch-Zeichen (^) genauso. Das ist etwas umständlich und man verliert bei der Eingabe an Tempo, aber man gewöhnt sich daran. Ansonsten funktioniert alles wie erwartet. Der Firebird Emulator mag nicht ganz so bequem zu bedienen sein wie die vom Hersteller (für Windows und MacOS) ausgelieferte Schüler- oder Lehrersoftware, erspart aber auch gewisse Scherereien, die man damit erleben kann. Für diese Software braucht man nämlich einen Aktivierungs-Schlüssel, der beim Kauf mitgeliefert wird. Sonst erhält man nur eine Demo-Version. Jedoch habe ich (auf einem Windows-Rechner) die Erfahrung gemacht, dass die Software nach Wochen plötzlich wieder nach dem Schlüssel gefragt hat und mit der korrekten Eingabe nicht einverstanden war. So etwas passiert mit dem Firebird Emulator wirklich nicht!
Installation und Einrichtung von Firebird
Es erfordert etwas Arbeit, den Firebird Emulator zu installieren und vor dem ersten Start einzurichten. Es funktioniert Stand heute auch nur mit dem älteren Modell (das schwarze oben). Der CX II-T CAS (das rote Modell oben) lässt sich noch nicht emulieren und dieser Zustand dauert leider schon Jahre. Hier scheint mehr reverse-engineering nötig zu sein. Was dabei genau die Schwierigkeiten sind, kann ich nicht beurteilen.
Ich beziehe mich im Folgenden auf das Wiki auf dem Github Repository von Firebird (in den Quellen verlinkt). Das Wiki enthält einen Abschnitt zu "Install firebird" und einen zu "First time setup".
Bei der Installation unter Linux gibt es für einige Distributionen vorgebaute Binärdateien. Die aufgelisteten Distributionen sind jedoch nicht mehr die aktuellsten, so dass man Firebird eventuell selber kompilieren muss. Firebird verwendet Qt 5 für die graphische Benutzeroberfläche und dies muss (je nach Distro) zuerst eingerichtet werden, bevor Firebird kompiliert werden kann. Danach funktioniert das Kompilieren aber in wenigen Schritten, wie im Firebird Github README beschrieben.
Wer jetzt gedacht hat, dass Firebird nun einfach läuft und den eigenen TI-Nspire emuliert, hat sich zu früh gefreut. Nämlich braucht man zuerst eine Flash und eine Boot Datei vom eigenen Taschenrechner. Weiterverbreiten ist illegal, deshalb muss dies jede Benutzer:in die folgende Prozedur selber durchführen, sofern der Emulator legal verwendet werden soll:
- Das vom Taschenrechner verwendete Betriebsystem herunterladen (von der Github Seite)
- Ndless (eine Art jailbreak für den TI-Nspire, welcher die Funktionalität des Taschenrechners gewaltig erweitert) auf dem Taschenrechner installieren
- Den Polydumper herunterladen, auf den eigenen TI-Nspire heraufladen und ausführen. Dieser generiert zwei Dateien, die Boot-Datei boot1.img.tns (ca. 0.5 MB gross) und die Flash-Datei boot2.img.tns (ca. 132 MB gross). Den .tns Suffix kann man entfernen.
- Die Dateien boot1.img und boot2.img auf den eigenen Computer herunterladen
- Beim ersten Start von Firebird die Betriebsystem-Datei und die boot1.img und boot2.img angeben. Letztere lassen sich auch nachher noch ändern, indem in Firebird nach links gewischt wird, um folgende Ansicht zu erhalten (im Bild ist boot2.img umbenannt zu nspire.Img).
Und wie transferiert man nun (als Linux-Benutzer) Dateien vom Taschenrechner auf den Computer (und umgekehrt), wenn Firebird noch nicht läuft? Entweder bittet man die Kolleg:in mit dem Windows-Rechner, welche die Hersteller-Software installiert hat, um Hilfe. Oder man verwendet TiLP2 (Ti Linking Program) entweder über die Kommandozeile oder in der graphischen Benutzeroberfläche wie hier in der Ansicht:
Man findet TiLP2 in den Paket-Repositories der meisten gängigen Linux-Distributionen.
Hat man die Ersteinrichtung mal geschafft, so lässt sich damit arbeiten. Firebird erstellt dabei beim Herunterfahren jeweils ein Abbild des aktuellen Zustands (einen snapshot). So kann man bei der nächsten Session genau so fortfahren wie in der vorherigen und der Emulator ist beim Starten sofort bereit.
Fazit
Es kostet einige Mühe, den Firebird Emulator einzurichten. Emulieren lässt sich nur das alte (schwarze) Modell, nicht der CX II-T CAS (rotes Modell). Die Tastatureingabe lässt zu wünschen übrig, aber sonst funktioniert eigentlich alles wie erwartet. Windows und MacOS Benutzer:innen verwenden wohl besser die Hersteller-Software. Doch wer Linux (oder Android) verwendet und auf einen Emulator angewiesen ist, erhält mit Firebird einen passablen Ersatz des originalen Taschenrechners, kann ihn zum Rechnen und zu Demonstrationszwecken im Unterricht verwenden und muss sich nicht mehr darum kümmern, den Taschenrechner mitzuschleppen.
Quellen:
https://github.com/nspire-emus/firebird
https://github.com/nspire-emus/firebird?tab=readme-ov-file#building
https://github.com/nspire-emus/firebird/wiki/First-Time-Setup
https://tiplanet.org/forum/archives_voir.php?id=3829
https://de.wikipedia.org/wiki/TI-Nspire#/media/Datei:TI-nspire_CX_CAS.jpg (CC BY-SA 3.0)
https://de.wikipedia.org/wiki/TI-Nspire#/media/Datei:TI-Nspire_CX-T_CAS_II.jpg (CC BY-SA 3.0)
https://de.wikipedia.org/wiki/TI-Nspire#/media/Datei:Differentialligninger_med_TI_Nspire_CAS_software_(MS_Windows).png (CC BY-SA 4.0)
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