Einführung in die Robotik - ein Projekt für die 5. / 6. Klasse

Vertiefung

Teilprojekt "Medien in der Lehre"

Einführung und Vertiefung in die Robotik mit einer Klasse als Projekt

Unterseite: Vertiefung 

Vertiefung 1. Teil

Erste Schritte mit dem EV3 − der Octopus

Anschliessen der Sensoren und Motoren

Ablauf

1. Wichtiges vorweg

Folgende Hinweise sollten unbedingt vor dem erstmaligen Gebrauch der Kiste gemacht werden:

  • Keine Teile austauschen! Für fehlende Teile steht eine Ersatzkiste bereit, welche nur von der Lehrperson bedient werden darf.
  • Gruppenbildung: Es hat sich bewährt, in Zweierteams zu arbeiten. Hilfreich und lustig für die SuS ist es, wenn sie ihren Gruppennamen selber wählen dürfen. Dieser steht dann überall - an der Tafel, im Blog usw. Weiter können Stein, Computer und EV3-Kiste damit angeschrieben werden, was die Handhabung wesentlich vereinfacht.
  • Teile benennen und überprüfen: Beim Öffnen der Kiste gleich die wichtigen Teile anschauen. Dies sind namentlich der Stein, die Kabel, Kugel und Räder, sowie die Motoren und Sensoren.
  • Akkueinheit (geladen!) einsetzen.

2. Grobübersicht Software

Pädagogische / didaktische Überlegungen: Ob zuerst auf die Software eingegangen wird oder direkt der Octopus zusammengebaut wird, ist je nach SuS unterschiedlich. Je nach Klasse sollte entschieden werden, ob zuerst ein Input in Form der Programmieranleitung gegeben werden soll oder die SuS erst selbstständig den Octopus zusammenbauen können. Der Vorteil eines Inputs zu Beginn der Lektion ist sicherlich, dass die Konzentrationsspanne noch höher ist. Auf der anderen Seite möchte natürlich auch jeder gern sofort mit dem Zusammenbauen und herauslesen der Messwerte beginnen.

Wichtigste Punkte bei der Software sind:

  • Datei - neues Projekt eröffnen. Programm benennen und abspeichern.
  • Stein umbenennen
  • Anschlüsse der Motoren (A-D) und Sensoren (1-4) sind sichtbar, die Werte sind ablesbar
  • Blöcke erklären: grün Aktion; orange Ablaufregelung
  • Stein anschliessen am Computer (das Herunterladen auf den Stein kann später erklärt werden).

3. Der Octopus

Octopus

Entwickler.de; https://entwickler.de/online/development/einstieg-robotikprogrammierung-lego-mindstorms-ev3-166790.html ; 04. 01. 2016

Nun können die Motoren und Sensoren angeschaut werden. Wo finden sich im Alltag die jeweiligen Objekte? Was ist der Unterschied zwischen einem Motor und einem Sensor? 

Pädagogische / didaktische Überlegungen: Roboter können - im Gegensatz zu anderen Maschinen - auf ihre Umgebung reagieren. Dies tun sie mit Sensoren, welche dem Roboter Informationen aus der Umwelt liefern. Wir Menschen funktionieren ganz ähnlich; wir fühlen, sehen, hören, riechen, schmecken... und sind mit einer zentralen Rechnereinheit ausgestattet - unserem Gehirn. Beim EV3 ist dies die CPU, auch (Bau-)Stein genannt. Und anstelle von Motoren haben wir Menschen Beine und Arme, welche wir mit unseren Muskeln bedienen können.

Für das Auslesen der erhaltenen Daten direkt aus der Software eignet sich - sofern vorhanden - ein Beamer.

Nach dem Vorstellen können alle SuS den Octopus zusammenbauen und die einzelnen Motoren ansteuern respektive die Sensorwerte auslesen.

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Weitere Ideen / Tipps & Tricks

Für schnelle SuS:

Falls ein Team bereits fertig ist, können folgende kleine Programme geschrieben werden:

  • Der Berührungssensor wird gedrückt, ein Motor dreht sich.
  • Der Berührungssensor wird gedrückt, ein Motor bewegt sich, der Sensor wird erneut gedrückt, der Motor stoppt.
  • Zwei Motoren (A+B) laufen mit 75% Leistung, sobald der Ultraschallsensor eine Distanz von weniger als 15cm misst, stoppen beide Motoren.

Rückblick / Lernziele:

Bevor mit dem Zusammenbauen des ersten Roboters begonnen wird, sollten die Begriffe nochmals repetiert werden. Du kannst...

  • die Sensoren und Motoren benennen und deren Funktion erklären.
  • die passenden Symbole (Icons) in der Programmiersoftware dem richtigen Sensor oder Motor zuordnen.
  • Schwellenwerte, Motorenleistung und Ansteuerungen verändern und anpassen.
  • deine Programme speichern und wieder abrufen.
  • den EV3-Baustein ein- und ausschalten und mit den Bedientasten Programme starten.

 

 

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Benötigtes Material

  • EV3 - Kisten (2 SuS teilen sich eine Kiste)
  • Akkus (geladen!) und Reserveakkus
  • Computer mit EV3 Software (pro Team ein Gerät)
  • Kabelrolle, Verlängerungskabel
  • P-Touch für Beschriftung
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Bezug zum Lehrplan

MI.2.1.e - g (2. Zyklus)

MI.2.1.h + i (3. Zyklus)

MI.2.3.a - d (1. Zyklus)

Vertiefung 2. Teil

Aufgaben mit dem EV3

... und es hat geklappt!

Ablauf

1. Zusammenbauen des Roboters

Für den ersten Einsatz bauen die SuS einen fahrbaren Roboter zusammen, welcher mit dem Druck-, Ultraschall-, Geräusch- und Farbsensor ausgestattet ist. Es gibt verschiedene Modelle, empfehlenswert sind der PSobotic oder der RobertaEV3, welche jeweils noch erweitert werden müssen, um alle Aufgaben mit dem EV3 lösen zu können. Anleitungen für beide Roboter sind als Anhang an diesem Block zu finden.

Pädagogische / didaktische Überlegungen: Es empfiehlt sich, vor dem eigentlichen eigenen Projekt den selben Roboter mit allen Gruppen bauen zu lassen, da bei dieser Aufgabe das Zusammenbauen nach Anleitung sowie das Programmieren und Ansteuern der Motoren / Sensoren im Vordergrund steht. Zum ersten Mal können hier auch die Coaches zum Einsatz kommen.

2. Aufgaben mit dem EV3

Bild aufgabenblatt.PNG.1

Nun haben die SuS die Möglichkeit, in ihrer Geschwindigkeit die Übungen zu lösen. Diese sind als Download-Dokument im Anhang zu finden.

Pädagogische / didaktische Überlegungen: Es gibt im ganzen drei Schwierigkeitsstufen, wobei Stufe eins und zwei von allen Gruppen alleine gelöst werden kann (allenfalls mit Hilfe der Coaches). Für jede gelöste und vorgeführte Aufgabe gibt es einen Sticker. Die Aufgaben lassen mehrere Lösungswege zu.

 

 

 

 

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Weitere Ideen / Tipps & Tricks

1. Weiterführende Aufgaben mit dem EV3

Aufgaben mit dem EV3_2.jpg

Stufe drei ist für die Vertiefung gedacht. Falls kein eigenes Projekt realisiert wird, kann auch mehr Zeit darauf verwendet werden. Am Schluss des Blattes gibt es leere Zeilen, um eigene kleine Projektideen aufzuschreiben, umzusetzen und den anderen Gruppen vorzustellen.

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Benötigtes Material

  • EV3 - Kisten
  • Akkus
  • Computer mit EV3 Software
  • Kabelrolle, Verlängerungskabel
  • Tische für den Zusammenbau
  • Bauanleitung des Fahrzeuges (siehe Anhang)
  • Aufgabenblatt mit dem EV3 (siehe Anhang)
  • schwarzes Klebeband
  • Meter
  • Stoppuhr
  • Sticker / Stempel
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Bezug zum Lehrplan

Zusammenbauen des Roboters

MI.2.2.a (1. Zyklus)

TTG.2.A.2.b

TTG.2.B.1a - c

TTG.3.B.4b

Programmieren des Roboters

MI.2.2.b - f (2. Zyklus)