Erste Programmierungen
Scratch
Scratch wurde am MIT* speziell für junge Schüler*innen entwickelt. Am Laptop lernen die Schüler*innen im ersten Quartal Szenarien, Spiele oder fantastische Situationen zu erstellen. Damit ist Scratch auch für viele andere Fächer wie beispielsweise Deutsch, Englisch oder MINT-Fächer interessant, denn es lassen sich viele Lernsettings konzipieren, die auf völlig neue Weise Freude am Lernen vermitteln. Die Programmierung geschieht altersgemäß mit einer grafisch orientierten Benutzeroberfläche, aber bereits mit den für Roboter-Programmierung typischen Befehlen und Features wie mache / mache nicht – bilde Schleifen – wenn / dann – Koordinatensysteme – Variablen usw..
Mittels drag & drop können die Schüler*innen aus einem üppigen Menü-Angebot grafisch dargestellte Befehle auf die Editor-Oberfläche ziehen.
Scratch ist eine kostenlos und frei verfügbare Programmieroberfläche und mit ihr kann sowohl in der Schule als auch am häuslichen Rechner der Schüler*innen gearbeitet werden. Die erstellten Programmierungen werden in einer Cloud gespeichert und können somit von überall aufgerufen werden.
*MIT=Massachusetts Institute of Technology
Die Programmierung sehen Sie, wenn sie über das Bild fahren.
Micro-Controller programmieren
CALLIOPE
Durch das OPEN Roberta-Konzept und die Programmiersprache NEPO des Fraunhofer IAIS* erlernen die Schüler*innen im zweiten Quartal erstmals die Programmierung eines externen Controllers. Der „Calliope“ verfügt über zahlreiche Sensoren und Aktoren. NEPO ist eine grafisch orientierte Programmieroberfläche und knüpft an die Erfahrungen mit Scratch an. Am Computer erstellte Programmierungen werden über eine USB-Schnittstelle auf den Calliope übertragen.
NEPO/OPEN Roberta ist eine kostenlos und frei verfügbare Open-Source-Software und mit ihr kann sowohl in der Schule als auch am häuslichen Rechner gearbeitet und geübt werden.
Die erstellten Programmierungen werden in einer Cloud gespeichert und können somit von überall aufgerufen werden.
* Fraunhofer-Institut für intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS
Die Programmierung sehen Sie genauer, wenn Sie über das Bild fahren.
Der CyberPi-Controller kann mit Python oder mit block based coding sowohl von mBot als auch im Open Robter Lab programmiert werden.Hier stehen unzählige Elektronik- und Mechanikbauteile für Aufgaben und Konstruktionen aller Art zur Verfügung.
mBot2
Nach den Erfahrungen mit Scratch und Calliope betritt im dritten Quartal der mBot2 die Bühne. Er kann sowohl mit der Software von makeblock als auch im Open Roberta Lab des Fraunhofer Instituts IAIS im block based coding-Modus programmiert werden. Fortgeschrittene Schüler*innen können auch den Sprung zu Python vollziehen.
Ab jetzt gibt es einen schier unendliche Zahl von Möglichkeiten zu konstruieren und programmieren, und es werden Roboter gebaut, die sich bewegen können, die Gegenstände transportieren, anheben oder greifen können. Diverse Sensoren für Licht, Farbe, Berührung, Lage, Geräusch oder Temperatur stellen den Kontakt zur Umwelt her.
Der mBot 2 ist in seinen Möglichenkeiten so attraktiv, dass er die nächsten fünf Quartale neben der Yaskawa-Programmierung konsequent im Unterricht eingesetzt wird.
Für Schulen, die den Lego-Roboter Mindstorms EV3 im Bestand haben und diesen statt den mBot2 einsetzen möchten, steht ebenfalls das vollständige Unterrichtsmaterial zur Verfügung.
Die Produktion von LEGO Minstorms EV3 wurde Mitte 2021 eingestellt.
DIe Produktion des LEGO Mindstorms Inventor wurde Ende 2022 eingestellt.
Programmieren von Industrierobotern mit INFORM - einer Progammiersprache im Industriestandard
Yaskawa Industrierobotik
Im vierten Quartal wird der Sprung in die Industrierobotik vollzogen.
Die Programmierung des Roboters Yaskawa motoman GP 8 oder MotoMINI erfolgt mit Original-Software im Industriestandard („Inform“) mittels eines Programmier-Handgerätes („Teachbox“). Während die Programmierung bei Scratch und NEPO in grafisch orientierter Programmiersprache erfolgt, wird nun mittels Zeichenketten im Teach-in-Verfahren programmiert.
Die Programmiersprache Inform ist eine objektorientierte Programmiersprache im Industriestandard. Diese Programmiersprache ist deutlich anspruchsvoller als die didaktisch ausgerichteten Programmiersprachen wie Scratch oder NEPO, die durch „block-based-coding“ deutlich intuitiver sind. Die Orientierung im Raum (Koordinatensystem mit X-,Y- und Z-Achse) ist eine weitere Herausforderungen für die Jugendlichen.
Die Yaskawa-Programmierung steht hierbei beispielhaft für den Umgang mit Robotern, wie sie in der Arbeitswelt bereits heute vielfach eingesetzt werden. Die in ROBOVERSE erworbenen Kompetenzen im Umgang mit einem Yaskawa-Roboter lassen sich leicht auch auf Roboter anderer Hersteller übertragen.
Die Programmierung sehen Sie, wenn Sie über das Bild fahren.
Das Simulationsprogramm MotoSim ist ein sehr anspruchsvolles, komplexes Programm im Industriestandard und ermöglicht am Computer die simulierte Konfiguration und Programmierung von Yaskawa-Robotern. In MotoSim erstellte Simulationen können per Datentransfer auf den Yaskawa Motoman GP 8 oder den Yaskawa MotoMini übertragen werden.
Mittels des Simulationsprogramms MotoSim können einerseits viele Schüler*innen gleichzeitig die Programmierung eines Yaskawa-Roboters üben. Andererseits ist der Umgang mit dem Simulationsprogramm MotoSim im Basisniveau zugleich auch anspruchsvoller Lernstoff, der für die reale Arbeitswelt höchst relevant ist.
"Die Zukunft kommt nicht, sie wird von uns gemacht." (R.D.Precht)
Nachdenken über …
Die vor uns liegenden Veränderungen im Rahmen der Digitalisierung sind nicht nur eine technische Herausforderung, sondern auch eine gesellschaftspolitische und intellektuelle Aufgabe, die bewältigt werden muss. Deswegen werden über die gesamte Kursdauer immer wieder Themenblöcke eingeschoben, in denen sich die Schüler*innen altersgemäß mit dem Stand der Forschung und der Technik, aber auch mit dem Stand der Diskussion über die Risiken und Chancen von Digitalisierung, Robotik und Künstlicher Intelligenz befassen. Die Schüler*innen sollen zu einer mündigen Teilhabe, Mitwirkung und Gestaltung der Zukunft befähigt werden.
