Das Roberta-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von 10 Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter.

Die Schülerinnen und Schüler sollen mit dieser Lerneinheit

• erfahren, welche Techniken, Methoden und Konzepte für fußballspielende Roboter wichtig sind
• Wissen über die Orientierung von Mensch und Roboter erwerben
• die Vorgehensweisen bei der Lokalisation und Navigation kennenlernen
• lernen, diese Verfahren zu abstrahieren und auf die Roboterwelt zu übertragen:
  • Konstruieren und
  • Programmieren von Robotern sowie
  • Dokumentieren der einzelnen Schritte

Flexible Lernumgebung
Roboter bieten eine gute Grundlage, um Schülerinnen und Schüler in einem handlungsorientierten Unterricht an das technikbasierte Thema Informatik heran zu führen. Dies gilt für alle Altersgruppen und jede Vorbildung der Schülerinnen und Schüler. Beim Entwerfen, Konstruieren, Programmieren und Testen von mobilen autonomen Robotern erfahren sie, dass Technik Spaß macht, lernen wie technische Systeme entwickelt werden und erwerben Fachkenntnisse. Der Bau und die Verwendung von Robotern vereint in idealer Weise viele Elemente technischen Wissens, die für ein Verständnis technologischer Probleme bis hin zu philosophischen Fragen – wie etwa der Intelligenz und Autonomie von Artefakten – hilfreich sind.

Ideal für Gruppenarbeit
Roboter bieten einen auf Technik bezogenen Zugang zu Informationstechnik. Neben vielen fachlichen Kenntnissen und Methodenwissen werden vor allem nicht-fachliche Kompetenzen, sogenannte Soft Skills, wie zum Beispiel Teamfähigkeit, gefördert und Interaktion, Kommunikation, Präsentation und Dokumentation geübt. Die Schülerinnen und Schüler erledigen die Arbeitsaufträge in Gruppenarbeit mit 2-3 Lernenden pro Gruppe. Idealerweise verfügt dabei jede Gruppe über einen eigenen Roboter. Der Unterricht kann jedoch auch mit nur zwei LEGO-Robotern durchgeführt werden. Der modulare Aufbau jeder Lerneinheit bietet viele unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten. Lehrkräfte können ihre Kurse flexibel zusammenstellen. Damit können die speziellen Bedingungen eines konkreten Kurses, zum Beispiel Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler, berücksichtigt werden.

Besonderes Augenmerk von Roberta® gilt der Identifizierung von Themen, die Mädchen besonders interessieren, etwa Analogien zu den Naturwissenschaften. Aus diesem Grund wurde in der Lerneinheit die Orientierung von Sportlern (Fußballerinnen und Fußballern) auf einem Fußballfeld in den Vordergrund gestellt, von der die praktischen Aufgaben mit den Robotern abgeleitet wurden. Die mobilen autonomen Roboter setzen jede Programmierung der Schülerinnen und Schüler aktiv um - durch diese Veranschaulichung wird das Lernen erleichtert und die damit verbundenen Erfolgserlebnisse motivieren die Schülerinnen und Schüler sich auch mit komplexen Sachverhalten auseinander zu setzen.

Die gesamte Lerneinheit „Informatik mit Roberta®: Kick it like Roberta“ ist in fünf Kapitel unterteilt.

1. Fußball und RoboCup – Soccer
Die Schülerinnen und Schüler sollen herausfinden, ob es Unterschiede zwischen Frauen- und Männerfußball gibt und lernen den RoboCup Wettbewerb sowie die verschiedenen RoboCup-Ligen kennen.

2. Konstruktion
Die Schülerinnen und Schüler explorieren einen an den RoboCupJunior Soccer angelehnte Roboterkonstruktion, diskutieren Ballführungsmechanismen und testen wie diese mit den Lego Mindstorms NXT Robotern genutzt werden können.

3. Orientierung
Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Wissen über die verschiedenartige Bedeutung des Begriffs Orientierung und seine Übertragung auf die Robotik.

4. Lokalisierung
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Lokalisierungsmodelle und wenden das Gelernte auf die Lego Mindstorms NXT Roboter an.

5. Navigation
Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die grundlegenden Methoden der Navigation und abstrahieren diese auf das Roboterexperiment „Kick it like Roberta“ mit den Lego Mindstorms NXT Robotern.

• www.roberta-home.de

Weiterführende Literatur

• Berns, Karsten; Schmidt, Daniel: Programmierung mit LEGO® Mindstorms® NXT, Springer Verlag, 2010, ISBN: 3-642-05469-2
• Christaller, Thomas; et al: Robotik: Perspektiven für menschliches Handeln in der zukünftigen Gesellschaft, Springer Verlag 2001, ISBN: 978-3540427797
• Band 3 der Roberta®-Reihe: Programmieren mit Java, IRB-Verlag, 2010, ISBN 978-3-8167-8401-2

Weiterführende Links zur Internetrecherche

RoboCup/Robotik:

• http://www.robocup.de
• http://www.robocupgermanopen.de
• http://www.heise.de/ct/artikel/KI-auf-dem-Fussballfeld-290520.html
• http://www.heise.de/newsticker/meldung/RoboCup-German-Open-Eine-Spielkonsole-aendert-alles-1220668.html
• http://www.ea-aw.de/fileadmin/downloads/Graue_Reihe/GR_29_Robotik_112001.pdf

Frauen- und Männerfußball:

• http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=1003439314&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=1003439314.pdf
• http://www.medicalsportsnetwork.de/archive/841851/Sportmedizinische-Aspekte-des-Frauenfussballs.html
• http://www.faz.net/artikel/C30644/im-gespraech-fussballtrainerin-pia-sundhage-in-20-jahren-werden-frauen-den-maennerfussball-voranbringen-30076800.html

Orientierung:

• http://www.3sat.de/page/?source=/nano/medizin/153811/index.html

Konstruktion:

• http://www.active-robots.com/products/mindstorms4schools/building-instructions.shtml

Lego Mindstorms Materialien für den RoboCupJunior Soccer:

• http://www.lego-in-der-schule.de/lego-learning-blog-1/categories/robocup-junior

Quellen

• Quellen zum Roberta-Fussball-Film