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The AudioBrix toolkit
developing and evaluating a Lego brick-based digital musical instrument for STEAM education
Merlin Waldhör
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Informatik
Betreuer*in
Oliver Hödl
DOI
10.25365/thesis.81495
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13905.69994.720990-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
MINKT (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Kunst und Technik) Bildung erweitert konventionelle MINT-Fächer mit Kunst. Dadurch können Fächer wie Musik und Technik greifbarer und nachvollziehbarer gemacht werden. In diesem Kontext ist LEGO-Spielzeug ein umfangreich untersuchtes Mittel zur haptischen Interaktion. Im Zusammenspiel mit Informatik erlauben LEGO-basierte digitale Musikinstrumente (DMI) einen vielversprechenden Ansatz, um Musik auf kreative Art und Weise auszudrücken. Allerdings mangelt es an Details zu elektronischen LEGO-basierten DMIs mit Fokus auf MINKT-Unterricht. Um ein entsprechendes MINKT-kompatibles LEGO DMI für den einfachen Einsatz in Schulen zu ermöglichen, wurden deshalb die österreichischen Lehrpläne analysiert und verglichen. Die Analyse von vier unterschiedlichen Lehrplänen enthielt dabei die Auswahl passender Fächer, thematische Übereinstimmungen sowie die Verfügbarkeit der Schulfächer. Relevante Themen wurden in einem vergleichenden Prozess aus den Lehrplänen entnommen und zusammengefasst. Basierend auf den Ergebnissen dieser Analyse, wurde eine umfangreiche Prototyping-Phase eingeleitet. Der resultierende Prototyp, genannt AudioBrix, wurde dabei unter Berücksichtigung technischer Umsetzbarkeit, Kosten und Portabilität entwickelt. Das Instrument agiert als Arduino-basierter Sequencer und ist als zusammenbaubares Toolkit für Schüler*innen konzipiert. Das finale Toolkit enthält eine detaillierte Bedienungsanleitung und die notwendigen Baumaterialien. Nach dem Prototyping-Prozess wurde das Instrument von 21 Lehramt-Studierenden in zwei Workshops evaluiert. Die Workshops wurden von einer Nutzerumfrage begleitet, die zu wichtigen Erkenntnissen bezüglich Funktionalität und Didaktik führte. Die erhobenen qualitativen und quantitativen Daten wurden im Rahmen einer explorativen Datenanalyse analysiert. Die Ergebnisse der Umfrage deuten auf hohes Potential für Interdisziplinarität und problemorientiertes Arbeiten hin. Insgesamt konnte das Instrument von allen Teilnehmenden gespielt werden. Für eine Anwendung ohne Frustration bei den Schüler*innen ist jedoch eine Überarbeitung notwendig, da gröbere Mängel der Funktionalität festgestellt wurden. Während didaktische Schwierigkeiten in Hinsicht auf hohen Zeitaufwand oder Aufwand der Lehrkräfte erwähnt wurden, sind das interdisziplinäre Konzept, der Aufbau und das Spielen des Instruments hauptsächlich positiv bewertet worden. Zusammen mit den Ergebnissen aus der Lehrplananalyse wurden die entsprechenden Schulfächer bezüglich thematischer Übereinstimmung, Empfehlung der Workshops und Verfügbarkeit bewertet. Daraufhin wurde eine Einschätzung für die Nutzung des AudioBrix toolkits für die österreichischen Lehrpläne durchgeführt. Das Toolkit ist für eine Integration in den Lehrplan gut geeignet und unterstützt das MINKT Konzept in großem Umfang. Es müssen jedoch weitere funktionale Verbesserungen durchgeführt werden und es wird empfohlen, das Toolkit in Praxiseinsätzen in Schulen zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
STEAM (Science, Technology, Engineering, Arts & Mathematics) education combines conventional STEM fields with interdisciplinary arts & humanities, making subjects like music combined with technology more accessible and relatable. Given this context, LEGO is a commonly investigated tool for haptic interaction. Together with computerscience, LEGO-based digital music instruments (DMI) provide a promising approach for expressing music in a creative way. However, there is a substantial lack of information on electronic LEGO-based DMIs with a focus on STEAM education. To introduce a STEAM compatible LEGO DMI for straightforward deployment in schools, the national Austrian curricula were analyzed and compared. This analysis of four different curricula included examination of appropriate subjects, topical suitability and respective subject hours. Relevant topics were extracted and summarized in a comparative way. Based on the topical outcomes of the curriculum analysis, an extensive prototyping phase was established. The resulting prototype, called the AudioBrix instrument, was achieved considering technical feasibility, costs and portability within an educational scope. The instrument acts as an Arduino based sequencer and is structured as an assemblable toolkit for students. The final instrument toolkit includes a comprehensive user manual and the required building materials. After the prototyping phase was completed, the assembly and playing of the instrument was evaluated with 21 becoming teachers in two workshops. The workshops were accompanied by a user survey, which led to important functional and educational insights of the overall toolkit. The collected user survey data was analyzed using exploratory data analysis for quantitative and qualitative data. The results of the user survey outline the capabilities for interdisciplinarity and facilitation of problem oriented thinking. In general, all participants were able to operate the instrument. However, some major functional issues were observed, which need to be addressed to prevent possible frustration of students. While didactic difficulties like high time investment and increased teachers effort were mentioned, the interdisciplinary concept, assembly and playing was mainly considered positive. Together with the results from the curricula analysis, subjects in their respective grades were ranked regarding topical alignment, evaluation recommendation and subject availability. Given these details, the usage of the AudioBrix toolkit was assessed from a curricular perspective. Based on these findings, the AudioBrix toolkit is well suited for integration within the Austrian curricula, supporting high STEAM compatibility. However, further functional improvements need to be considered and future research on the AudioBrix toolkit for school-rollout is recommended.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
LEGO Musik Digitales Musikinstrument MINKT Bildung AudioBrix
Schlagwörter
(Englisch)
LEGO Music Digital Music Instrument STEAM Education AudioBrix
Autor*innen
Merlin Waldhör 
Haupttitel (Englisch)
The AudioBrix toolkit
Hauptuntertitel (Englisch)
developing and evaluating a Lego brick-based digital musical instrument for STEAM education
Paralleltitel (Deutsch)
Das AudioBrix Toolkit
Paralleluntertitel (Deutsch)
Entwicklung und Evaluierung eines Lego-basierten digitalen Musikinstruments für MINKT-Bildung
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
xiii, 71, 38 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Oliver Hödl
Klassifikation
54 Informatik > 54.04 Ausbildung, Beruf, Organisationen
AC Nummer
AC17921815
Utheses ID
81460
Studienkennzahl
UA | 066 | 921 | |