1 Einführung in das Projekt und Bau des Roboterfahrzeugs
Einführung des Begriffs Roboter
In der ersten Unterrichtseinheit geht es zunächst um ein Verständnis für den Begriff Roboter. Im Unterrichtsgespräch werden notwendige Eigenschaften und Teile, die Schülerinnen und Schüler Robotern zuordnen, gesammelt. Zur Unterstützung dienen kurze Videoclips über Industrieroboter, Roboter in Wettbewerben und evtl. Roboter aus Filmen. Die Schüler sollen verstehen, dass Roboter „flexible Handhabungsgeräte“ sind, die mehr oder weniger autonom handeln können.
Informationen zum organisatorischen Ablauf der Unterrichtssequenz
Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen Überblick über den geplanten Verlauf der Unterrichtssequenz, das Arbeiten in Teams und die Leistungsfeststellung während der Sequenzdauer (Elternblatt). Anschließend werden die Teams in Gruppen eingeteilt.
Bau des Roboterfahrzeugs
Bau des Roboters nach Plan.
Bauteile sind abgezählt.
Der im Baukasten beiliegende Plan für das Fahrzeug „Roverbot“ hat sich hinsichtlich der Stabilität und Funktionalität für das Unterrichtsprojekt bewährt. Das Bauen nach einer genauen Anleitung wird zumindest in dieser ersten Phase des Kennenlernens von LEGO Mindstorms dringend empfohlen. Auch zur Sicherstellung des weiteren Betriebserfolgs in den Folgestunden erweist es sich als vorteilhaft, wenn alle Teams die gleiche Gerätekonstruktion haben. Die hierzu nötigen Bauteile müssen vorher anhand einer Stückliste für jede Gruppe genau abgezählt in einem separaten Behälter bereitgehalten werden. Auch wenn das vorherige Abzählen der Bauteile einen erhöhten Vorbereitungsaufwand bedeutet, so resultiert daraus eine wesentlich geordnetere Konstruktionsphase, da die Schülerinnen und Schüler die benötigten Bauteile nicht aus einer großen Menge heraussuchen müssen und am Ende alle ausgegebenen Bauteile verbaut sind. Durch diese Vorgehensweise wird auch der Verlust an Bauteilen weitestgehend vermieden.
Zur Stromversorgung des Roboters genügen einfache Batterien vom Typ AA. Ein Satz genügt meist für das ganze Projekt. Es hat sich bewährt, die Schüler zu beauftragen, die Batterien selbst mitzubringen.
Beschreibung einer Roboteraktion
In der ersten Stunde ist es aus Zeitgründen nicht möglich, nach dem Bauen des „Roverbot“ auch noch die Benutzung der Programmierumgebung zu erklären und die Schüler ein erstes Programm erstellen zu lassen. Daher wird an dieser Stelle auf alle fertig gebauten Roboterfahrzeuge am Lehrerrechner ein einfaches vorgegebenes Programm aufgespielt, d.h. die Teams kommen mit ihrem Fahrzeug zum Arbeitsplatz der Lehrperson und bekommen das Programm <p11.lsc>. Dabei wird ihnen erklärt, wie das Programm zu starten und zu stoppen ist. Dieses Bereitstellen des Programms schafft bei den Teams ein erstes Erfolgserlebnis und bei der Lehrperson die Gewissheit, dass die Geräte funktionstüchtig sind. Sie erhalten dann den Auftrag, das Programm an ihrem Arbeitsplatz zu starten und genau zu beschreiben, was der Roboter während des Programmlaufs macht. Die Beschreibung erfolgt ins Heft bzw. auf das Arbeitsblatt. Damit soll ein Einstieg in den Modellierungsvorgang der Folgestunde gelegt werden.
Teamnamen vergeben, Baukästen kennzeichnen
Fahrzeuge kennzeichnen
Die Lernenden verfassen die Beschreibungen mit eigenen Worten umgangssprachlich und, wie die Erfahrung zeigt, sehr unterschiedlich detailliert. Daran wird in der Folgestunde angeknüpft, wenn es um Anweisungen geht, die der Roboter „versteht“ und ausführen kann.
Die Roboterfahrzeuge werden mittels Aufkleber nun den Teams zugeordnet und bis zur folgenden Stunde in Schränke verstaut.