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

Vorbereitung

Teilprojekt "Medien in der Lehre"

Einführung und Vertiefung in die Robotik mit einer Klasse als Projekt

Unterseite: Vorbereitung

Ziele und Inhalte des Projekts

Ziele des Projekts:

Die drei Kompetenzen aus dem Kompetenzbereich der Informatik können wie bereits besprochen mit diesem Robotikprojekt abgedeckt werden. Weitere Kompetenzen werden im Blog "welche Kompetenzen werden gefördert?" näher beleuchtet.

Hier werden einige Ziele aufgelistet, welche aus einem solchen Projekt hervorgehen können. Es spielt somit keine Rolle, auf welcher Stufe mit welchem Material unterrichtet wird. Die in Klammern erwähnten Ziele beziehen sich auf das Unterrichten im zweiten Zyklus, betrifft somit WeDo und den EV3.

Schüler und Schülerinnen...

  • ... erhalten erste Einblicke in das Programmieren.
  • ... wird der Bereich Technik / Informatik nähergebracht. Sie bauen allfällige Berührungsängste und Vorurteile ab.
  • ... kennen die Unterschiede Mensch - Roboter und Maschine - Roboter.
  • ... kennen die Bedeutung in Bezug auf die reale Lebenswelt (Gegenwart und Zukunft).
  • ... kennen die Grenzen der Programmierbarkeit einzelner Roboter.
  • ... sind in der Lage, einfache Abläufe / (Algorithmen / Schleifen / Weichen usw.) zu erkennen.
  • (... können einen Roboter nach Anleitung oder einen eigenen nach den gewünschten Bedürfnissen zusammenbauen.)
  • (... können den Roboter für den erwünschten Zweck programmieren.)
  • ... sind in der Lage, das Programmierte anderen SuS verständlich zu erklären.
  • ... haben Spass am Bauen, Programmieren und Tüfteln!

Was kein Ziel sein sollte:

Eine Bewertung in Form einer Note wäre meines Erachtens sicherlich falsch. Ich erlebte die SuS als sehr selbstständig und motiviert, eine Note wäre hier augenscheinlich fehl am Platz gewesen. Inhaltlich werden die Projekte aber sehr wohl bewertet, und zwar beim Präsentieren des Erreichten am Schluss des Projektes. Dies kann vor den MitschülerInnen, anderen Klassen oder den Eltern in Form eines Elternabends stattfinden, oder als Feedback von Seiten der LP.

Details

Wie muss ich mich vorbereiten und was muss ich können, um Robotik zu unterrichten?

Eine gute Vorbereitung ist grundlegend für das Gelingen eines mehrtägigen Projektes, welches über den ersten Kontakt zur Robotik hinausgehen soll und den SuS vertiefte Kenntnisse bieten will.

Vorgängig sind hauptsächlich die strukturellen und finanziellen Fragen zu klären. Gerade wenn allenfalls Hard- und Software angeschafft werden soll, lohnt es sich, dies bei der Budgetplanung frühzeitig einzugeben. Parallel dazu läuft allenfalls die Weiter- oder Ausbildung der LP, respektive die autodidaktische Vertiefung in die Thematik. Weiterbildungen sind etliche zu finden, im Raum Bern bietet beispielsweise das IWM diverse Kurse an.

Wenn die Grobplanung mit den Kompetenzen steht, kann eruiert werden, wie viele externe und interne Helfer oder LP's zum Projekt beigezogen werden sollen. Ich würde stark davon abraten, mit einer grossen Klasse dieses Projekt alleine zu erarbeiten, gerade wenn die SuS noch keine ersten Kontakte mit den Robotern oder mit dem Programmieren hatten. Weiter werden die Eltern informiert und es können auch gleich die Rechte zum Filmen und Fotografieren der Kinder angefragt werden, falls das Projekt medial begleitet und nachträglich präsentiert werden soll. Im Anhang ist ein Beispielbrief angehängt.

Die konkrete Feinplanung wird mit den Projektbegleitpersonen besprochen und allenfalls angepasst. Hier wird auch entschieden, ob und in welchem Umfang SuS als Coaches eingesetzt werden können. Diese brauchen vorgängig eine entsprechende Schulung auf dem Material. Wenn die SuS ihr Projekt selbst in einem Wiki / Blog / Forum beschreiben und projektieren, kann es von Vorteil sein, diese Tools bereits vorgängig anzuschauen und einfache Übungen dazu zu lösen, damit keine wertvolle Zeit während des Projektes verloren geht.

Kurz vor dem eigentlichen Einsatz lohnt es sich noch einmal, die Hard- und Software zu testen. Updates können den Einsatz von Software behindern, die Hardware kann nicht komplett sein, Akkus können fehlen / nicht geladen sein.

Diese Auflistung hat nicht die Absicht, komplett und abschliessend zu sein, gibt aber eine grobe Übersicht über die einzelnen Planungsschritte. Das Wichtigste ist wohl: sich und den SuS etwas zuzutrauen, sich an etwas Neues heranzuwagen. Weiterführende Informationen zu Material, Projektbegleitung und SuS als Coaches sind in den anschliessenden Blogs aufgelistet.

 

 

Details

Welche Materialien benötige ich?

Benötigtes Material - digital

Hier folgt eine Auflistung aller Hard- und Software, die man ganz sicher braucht. Eine detaillierte Auflistung für die einzelnen Unterrichtsmodule gibt es dann im entsprechenden Abschnitt.

  • Computer-Hardware und Anforderungen: Wir arbeiteten in 2er-Teams. Es eignen sich sowohl Feststationen wie Tablets, die Software ist sehr ressourcenschonend. Tablet und Smartphone als Bedienung eignen sich derzeit (Februar 2016) in einem beschränkten Umfang. Wichtig ist, dass die Stationen mit dem Internet verbunden sind, falls recherchiert oder dokumentiert werden soll. Für  das Speichern der Dokumente kreiert man am besten einen eigenen Ordner auf dem Server. Computerräume oder Gerätewagen ausleihen nicht vergessen!
  • Computer-Software: Bluebots brauchen nicht zwingend eine Software, es gibt aber eine App für das Steuern via Bluetooth. Diese erlaubt auch 45-Grad-Steuerung. EV3 wie auch WeDo erfordern das Installieren eines Programmes. Die EV3-Software ist in der Education-Version kostenpflichtig. Auf dem Tablet gibt es eine abgespeckte Version als Freeware. Diese erkennt jedoch nur die beiden Befehlsmappen Aktion (grün) und Ablauf-Regelung (orange). Das Smartphone dient lediglich der Fernsteuerung der Roboter. Diese Fernsteuerung lässt sich individuell gestalten und animieren.
  • Wichtige Überlegungen: Beim Installieren der Software ist in den Schulen an folgendes zu denken:
  1. Wer besitzt die nötigen Rechte, um Installationen durchzuführen? (ICT-V, Admin)
  2. Software vom Stick (schneller) oder Cloud herunterladen ist zeitintensiv. Dies einige Tage vor dem Projekt durchführen.
  3. Funktioniert die Software? Austesten!
  4. Sind die USB-Ports offen und für alle benutzbar?
  5. Welche Zusatzräume und -geräte brauche ich?
  6. Sind Dokumentationsgeräte bereit (Video- und Fotokamera, Aufnahmegeräte, Stativ) und geladen?

 Benötigtes Material − Robotik-Sets

Die Sets sind, wenn möglich, so bereitzustellen, dass jeweils 2 SuS Zugriff auf ihr persönliches Set haben. Die Sets bei längeren Projekten anschreiben. Vorgängig schauen, ob alles vorhanden ist, Ersatzteilkisten sind von Vorteil. Zu Beginn des Projektes sollten alle SuS wissen, welche Teile im Baukasten vorhanden sind und wie diese heissen. Bei der Rücknahme muss genügend Zeit in die Kontrolle der Vollständigkeit investiert werden (bei grösseren Klassen ca. eine Lektion), vor allem der wichtigen Teile. Fehlende Teile sind sofort zu ersetzen.

  • Beebot / Bluebot: Für den gesamten 1. Zyklus bewähren sich die BeeBots oder Bluebots. Diese eignen sich hervorragend als Einstieg in ein Projekt, in das anschauliche Programmieren oder als erster Kontakt für Kinder. Weiter spricht gerade beim BeeBot die einfache Bedienung und das ansprechende Design - welches beim BlueBot etwas vernachlässigt wurde - die SuS der Stufe VUS an. Weitere wichtige Faktoren: Animiert wird das Fahren mit Licht und Ton, die Eingabe erfolgt direkt und nicht via Computer / Tablet (dies ist jedoch beim Bluebot mit der Bluebot-App via Bluetooth möglich). Weiter werden diverse Matten, auf denen der Beebot programmierte Wege abfahren kann, angeboten. Diese können auch selber in einem fächerübergreifenden Projekt im BG gezeichnet werden.
  • WeDo: Als logische Fortsetzung nach dem BeeBot kann bei WeDo autonom programmiert und zusammengebaut werden, somit eignet sich WeDo ab der 3. Klasse (Lego empfiehlt 7+, was aus meiner Erfahrung eher zu früh ist). WeDo ist aber in der Bedienung und Vielfalt klar vor dem EV3 anzusiedeln, ist doch das Programmieren simpler und es sind weniger Aktoren und Sensoren vorhanden.
  • EV3 Lego Mindstorms: Am besten eignet sich der EV3 ab der 5. Klasse. Auch hier können einzelne Sensoren, welche schwierig anzusteuern sind, weggelassen werden. Die Programmoberfläche ist mit LabView einfach zu bedienen und klare Bauanleitungen sowie viel Spielraum im kreieren eigener Roboter sind das Resultat jahrelanger Weiterentwicklung. EV3 ist bereits die dritte Generation der Roboter von Lego.

 

Details

Wie begleite ich das Projekt?

Dokumentation

Die Dokumentation wird aus Zeit- und Ressourcengründen leider oft etwas vernachlässigt. Was einesteils verständlich ist, da der Fokus primär auf das Gelingen des Projektes gerichtet ist, andernteils aber schade, da wertvolle Hinweise für eine weitere Durchführung verloren gehen. Auch kann die Dokumentation für interessierte Eltern oder eine andere Klasse dienen, um direkt aus dem Klassenzimmer via Blog erfahren zu können, an was gearbeitet wird. Mehr dazu gleich untenstehend.

Falls mehrere Personen das Projekt begleiten, sollte die Dokumentation problemlos gelingen. Andernfalls kann man auch Kinder beauftragen, mit Fotos und / oder Videos ihre Arbeit zu dokumentieren.

Projektbegleitung

Das Projekt wurde auf drei Stufen dokumentiert. Die Stufe 1 hat das Ziel, Interessierte über das Laufende zu informieren. Stufe 2 ist gewährleistet den Austausch zwischen LP und SuS und ist privat. Die 3. Stufe der Projektdokumentation ist diese Sammlung, welche zur Präsentation und Reflexion sowie zur Information für interessierte Lehrpersonen und Studierende bestimmt ist. Auf diese Stufe kann bei weiteren Projektdurchführungen verzichtet werden.

Die nachfolgende Grafik visualisiert diese Aufteilung.

Dokumentation-Strategie.png

Stufe 1: Homepage der Projektschule

Diese Dokumentation ist primär für die SuS sowie deren Eltern gedacht. Aufgebaut als Blog, zeigt sie in multimedialer Form, was in den Projekttagen alles geleistet wurde.

Hinweis: Diese Seite ist passwortgeschützt. Das Passwort kann bei Urs Wildeisen angefragt werden.

 Stufe 2: Educanet 2

Die Lern- und Communityplattform dient als digitaler Arbeitsbereich der Projektklasse und hilft der Lehrperson, die Gruppe und das Projekt zu organisieren, zu überblicken und zu leiten. Es können persönliche Blogs oder Wikis zu den einzelnen Projekten angelegt werden, Dateien ausgetauscht und ausserhalb des Unterrichts miteinander kommuniziert werden.

Hinweis: Diese Seite ist passwortgeschützt und wird weiterhin im Unterricht verwendet. Für eine Einsicht bitte Urs Wildeisen kontaktieren.

Educanet2.JPG

 

Stufe 3: Projektübersicht auf SWITCHportfolio
Diese Stufe dient lediglich der Dokumentation dieser Sammlung und ist nicht relevant.
Details

Schülerinnen und Schüler als Coaches

Damit das Projekt gelingt, braucht es neben einer guten Planung und funktionierender Software / Hardware auch Personen, welche das Projekt begleiten. Hier eignen sich entweder weitere Lehrpersonen oder Teilpensenlehrkräfte und, falls vorhanden, auch Studierende, welche sich bereits in die Thematik eingearbeitet haben. So oder so rate ich aber zu sogenannten Coaches. Diesen Teil können SuS übernehmen, welche die Materie bereits kennen oder sich schnell einarbeiten können. Bei einer Klasse mit 24 SuS hat sich gezeigt, dass 4 Coaches ausreichend sein sollen, am besten die gleiche Anzahl Mädchen und Knaben.

Ablauf der Schulung der Coaches

Die Coaches werden frühzeitig angefragt, ob sie Interesse an dieser Arbeit haben. Sie werden ganz normal im Zweierteam an den Projekten arbeiten und identische Informationen sowie Instruktionen wie die anderen SuS bekommen. Bei Fragen oder einfachen Problemen können sich die SuS jeweils zuerst an die Coaches wenden, denn nicht immer steht eine LP zur Verfügung oder hat Zeit.

Die Coaches werden vorgängig in das Zusammenbauen und Programmieren eingeführt. Sinn macht es, einen fahrenden Roboter zusammenzubauen und alle Motoren und Sensoren einmal über die Software anzusteuern. Dieses Know-how sollte ausreichen, um die meisten Fragen beantworten zu können.

Details

Eine ideale Vorbereitung ist der Schlüssel zum Erfolg