Robotikbaukästen

So macht Informatikunterricht Spaß

Von techblog:schule
<p>Informatik- und Technikunterricht in experimenteller Form - das gelingt mit Robotik Baukästen wie LEGO-Mindstorms, fischertechnik ROBOTICS oder tinkerbots von Kinematics. Die Grenzen zwischen Spielzeug und Lehrmaterial verschwimmen hier zwar, doch dies kann im Schulunterricht durchaus von Vorteil sein und motivierend auf die Schüler wirken. Besonders&nbsp;technikaffine Schüler lassen sich damit leicht begeistern.</p>

Unterricht mit Robotik Baukästen

Mit Robotik Baukästen sollen die Grundlagen für den Einsatz von Computern und die Fähigkeit zum Programmieren in der Schule frühzeitig gelegt werden. Lehrer erhalten von den jeweiligen Herstellern der Bausätze fertige Unterrichtsentwürfe, um einzelne Themen umzusetzen. Meist muss pro Thema ein Umfang von 30 bis 40 Unterrichtsstunden eingeplant werden. Im Fokus stehen Fragen der Roboterkonstruktion und Programmierung einer Robotersteuerung, automatisches Bewegen und Erkennen von Objekten mit Hilfe von Sensoren sowie die Programmierung von Aktionen im Fall von besonderen Ereignissen, auf die zu reagieren ist. 

Der Ablauf einer Unterrichtseinheit zur Benutzung von Roboter-Baukästen folgt dem Prinzip des "Inquiry Learning" oder zu Deutsch "Experimentellen Lernens". Üblicher Weise werden folgende Schritte durchgeführt:

  • Zunächst wird in der Klasse die Aufgabenstellung bzw. Problemstellung erarbeitet

  • Dann werden mögliche Lösungsansatz definiert und diskutiert. 

  • Im Anschluss werden die einzelnen Arbeitsschritte abgestimmt. Ggf. wird - wenn der Unterricht in Gruppenarbeit organisiert ist - die Arbeit auf die einzelnen Gruppen oder auf einzelne Personen innerhalb von Gruppen verteilt. Eine Gruppe kümmert sich dann beispielsweise um den Bau des Roboters, also im Kern das richtige Zusammenstecken der Teile. Eine andere Gruppe kümmert sich dann um die Programmierung des Roboter, die entweder am Roboter direkt erfolgt oder über eine spezielle Softwarelösung auf einem PC. Es kann aber auch so gestaltet werden, dass innerhalb einer Gruppe alle Aufgaben durchgeführt werden und die jeweiligen Gruppen in der Klasse unterschiedliche Aufgaben haben.

  • Nach dem Bau und der Programmierung wird das Experiment durchgeführt. Probleme und Fehler werden analysiert, diskutiert und entsprechende Verbesserungsmaßnahmen durchgeführt.

Lehrer erhalten mit den Unterrichtsentwürfen einen Vorschlag einer Musterlösung zur Verfügung gestellt wird. Die Unterrichtsentwürfe sind vielfach als PDF im Internet abrufbar.

Baukästen

Das Bauen, Programmieren und Steuern eines Roboter geht mit dem LEGO Mindstorms intelligenter und schneller von der Hand als je zuvor – und macht zudem mehr Spaß. Die Mindstorms Roboter wurden am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Kooperation mit LEGO entwickelt und haben sich in den letzten Jahren vor allem für den experimentellen Schulunterricht etabliert. Der Roboter steht integriert einen programmierbaren RCX-Baustein ("Robotics Command System"), also einen Mini-Computer. Der Prozessor dieses Bausteins kann mit den mitgelieferten Softwarelösungen am PC programmiert werden. Das entwickelte Programm wird hierzu über eine Infrarot-Schnittstelle an den Mini-Computer im Roboter übermittelt. Es können Sensoren und Motoren angeschlossen werden, welche es ermöglichen, einen beweglichen, selbstgesteuerten Roboter zu entwerfen. Ergebnisse oder Fehler bei der Programmierung des Roboters werden durch einen einfachen, praktischen Test sofort sichtbar. Damit eignet sich der LEGO-Computer Mindstorms sehr gut als Einstieg in die Programmierung in der Schule.

Ähnlich wie Mindstorms funktionieren auch die Fischertechnik ROBOTICS Reihe mit der Softwarelösung ROBO Pro als auch der Baukasten von Kinematics, der unter dem Namen tinkerbots vermarktet wird. Die Systeme unterscheiden sich  in ihren Möglichkeiten und in der technischen Umsetzung und Programmierung.

https://www.youtube.com/watch?v=2qYLre8Suu4
https://vimeo.com/91565795
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Entdeckendes Lernen