„Algorithmische Grundstrukturen mit einem Robotersystem“
Grobziele der Unterrichtssequenz
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- wissen, was Roboter sind und verstehen, dass ihr Verhalten von einem Programm gesteuert wird
- wissen, dass Sensorwerte benutzt werden, um den Programmablauf zu steuern
- die Grundstrukturen Sequenz, Wiederholung, Verzweigung kennen und im Zusammenhang mit dem benutzten Robotersystem zur Lösung von Aufgaben verwenden können
- den Algorithmusbegriff als Handlungsablauf kennen und einfache Aktionen in Struktogrammform beschreiben können.
Verteilung der Inhalte auf die Unterrichtsstunden
Für die Unterrichtssequenz sind 7 bis 9 Doppelstunden vorgesehen.
1 Einführung in das Projekt und Bau des Roboterfahrzeugs
Definition und Abgrenzung des Roboterbegriffs, erster Kontakt mit LEGO Mindstorms, Bau der Roboterfahrzeuge
2 Strategie zum Lösen eines Problems
Modellieren eines vorgegebenen Ablaufs mit Hilfe vorgegebener (elementarer) Anweisungen, Einführung der Begriffe Befehlssatz, Anweisung, Sequenz und Wiederholung
3 Bedingte Handlungen
Einbau eines Lichtsensors in das Roboterfahrzeug, Modellieren und Programmieren einer Aufgabe, in der Lichtwerte den Ablauf beeinflussen, Einführung der Begriffe bedingte Anweisung und Verzweigung
4 Bedingte Wiederholung
Modellieren und Programmieren einer Aufgabe, in der ein Ablauf so lange wiederholt wird, bis eine Bedingung eintritt, Einführung des Begriffs bedingte Wiederholung
5 Abläufe grafisch darstellen
Darstellen von Abläufen mit Struktogrammen
6 Strategie zum Verlassen eines Labyrinths
Strategien zum Finden eines Wegs aus einem Labyrinth, Modellieren und Programmieren eines entsprechenden Algorithmus, Definition des Algorithmusbegriffs
7 Übungszirkel
Wiederholen und Festigen der Lernziele in einem Übungszirkel
8 Zusammenfassung, Präsentation
Erstellen einer Präsentation
Je nach verfügbarem Zeitumfang lässt sich die Unterrichtseinheit (UE) 7 umfangreicher oder kürzer gestalten. Die UE 8 kann auch als Hausarbeit gegeben werden.
Andere Projekte zur Thematik
Möglichkeiten, die Thematik mit der grafischen Programmierumgebung Robolab zu behandeln, zeigen das Unterrichtsbeispiel von W. Müller und das Beispiel Robotics - Roboter planen, bauen, programmieren von H. Steuer.
Andere Roboterprojekte für diese Altersstufe setzen nicht die Algorithmik in den Mittelpunkt, sondern fördern den Zugang zur Technik, speziell für Mädchen. Hier sei das Projekt Roberta des Fraunhofer Instituts AIS genannt.
Das hier vorgestellte Unterrichtskonzept ist nicht als Projektarbeit zu verstehen. Es enthält jedoch einige Komponenten, die Bestandteile von Projekten sind. Zur Robotik als Projektarbeit im Informatikunterricht der Realschule sind Beispiele beim Bayerischen Realschulnetz und bei U. Friedrich zu finden.