Lernen mit Robotern. Ausbildungsrobotik

Transkript

1 Lernen mit Robotern

2 -erleichtert den Einstieg in die Technik Roberta - Entwicklungsgeschichte »Oooh, guck mal, wie süß«. Fast gleichzeitig richten sich 40 Kinderaugen auf den Boden im Klassenzimmer. Zwei Roboter mit großen Augen rollen vor ihren Füßen hin und her. Zielgerichtet hält einer abrupt an und schüttelt sich auf seinen Rädern hin und her. Dazu piepst er ein paar Mal kurz. Kein bloßes Spiel, sondern ein Szenario aus dem Biologieunterricht»Biene 1«suchte die Futterquelle, als ihre Sensoren die Quelle entdecken, vollführt sie einen»bienentanz«,»biene 2«macht sich sofort auf zur Nahrungsquelle. Von Schulkindern nachkonstruiert, mit eigens programmierten Robotern aus dem Baukasten:»Boa, cool!«fast einhellig der Kommentar der Klasse zu diesem Bienen-Szenario ihrer Mitschülerinnen. Ein bisschen rot werden sie schon, die elfjährige Sara und ihre Tischnachbarin Laura. Auch wenn der Kommentar eigentlich ihren autonomen Modellrobotern galt, Sara und Laura haben sie zum Leben erweckt! Die Schülerinnen sind Teilnehmerinnen an einem der vielen bundesweit veranstalteten Roberta -Kurse, in denen Mädchen selber Roboter entwerfen, konstruieren und programmieren Teilnehmer und Teilnehmerinnen 250 Roberta -Kurse 300 Zertifizierte Kursleiter und Kursleiterinnen 94% von 800 befragten SchülerInnen hat der Roberta -Kurs großen Spaß bereitet

3 Roberta erleichtert den Einstieg in die Technik Besonderes Augenmerk gilt der Identifizierung von Themen, die Mädchen interessieren, etwa Analogien zu den Naturwissenschaften. Zum Beispiel der Feuerkäfer als Experiment zu einem Temperatursensor. Für Fortgeschrittene bietet sich die»ameisenstraße«an. Sie kombiniert die Experimente»Spur suchen«,»hindernisse vermeiden«und»kommunikation zwischen Roboterameisen«. Solche Beispiele finden sich im Roberta -Lehrund -Lernmaterial. Obwohl das Schulungsmaterial in erster Linie Mädchen ansprechen soll, ist es für Jungen genauso geeignet. Ameisen-Modelle RCX Roberta -Bienen Modell Ameisen-Modell NXT Gangart eines 6-beinigen Roberta -Modells Original RCX-Roberta 6-beiniges Roberta -Modell

4 -Erfolgskonzept Das Roberta -Konzept Roberta hat hierfür das notwendige Lehr- und Lernmaterial. Zudem unterstützt die Roberta -Zentrale mit qualitätsgeprüften Schulungsprogrammen geeignete MultiplikatorInnen im Bildungssystem, um die Robotik für Technikbildung in der Schule, beruflicher Lehre und Hochschule nachhaltig zu etablieren. Zum Roberta -Konzept gehören: Roboterkurse, die für Mädchen und Jungen gleichermaßen interessant sind. Roberta -Kurse werden von geschulten Roberta -Kursleitungen durchgeführt. Die Kurse sind zeitlich flexibel gestaltbar und für Anfänger- Innen und Fortgeschrittene geeignet. Schulung von Roberta -Kursleitern und Leiterinnen»teach the teacher«lehr- und Lernmaterialien, die in der»roberta -Reihe«(deutsch/ englisch) zusammengefasst sind, mit deren Hilfe geschulte Roberta - Kursleitungen Roberta -Kurse durchführen können. Die Materialien enthalten insbesondere auch didaktische Hinweise zur gendergerechten Gestaltung von Roboter-Kursen. Der Roberta -Simulator kann für die Vorbereitung auf Roberta -Kurse genutzt werden. Ein Netzwerk bundesweiter und europäischer RobertaRegioZentren, das den Roberta -Kursleitungen einerseits im RobertaRegioZentrum vor Ort Unterstützung bietet, zum Beispiel durch den Verleih von Roboterbaukästen, und andererseits den auch überregionalen Erfahrungsaustausch ermöglicht. Über das Roberta -Portal können RobertaRegioZentren Roberta -Kurse online verwalten, best practice-methoden aus ihren Kursen einstellen sowie Newsletter und Aktualisierungen des Roberta - Materials beziehen. Roberta -Schulungen Roberta -Kursmaterial Roberta -Kurse Roberta -Netzwerk

5 -Leistungen 2000 Marktanalyse durch Simon-Kucher & Partners AROBIKS (Vorstudie zur Bedarfsermittlung, Bundesministerium für Bildung und Forschung) Roberta Mädchen erobern Roboter (Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung: 1,2 Mio. EUR) 2006 MIRO (Mehr) Mädchen in den RoboCup 2007 Roberta Beispielprojekt in der Initiative für Chancengleichheit in der Fraunhofer-Gesellschaft Roberta -Goes-EU (Förderung aus EU-Mitteln: EUR) Wofür brauchen wir Roberta? In Deutschland mangelt es an Ingenieuren und Ingenieurinnen. Laut dem Verband Deutscher Ingenieure VDI fehlen jährlich StudienabsolventInnen, das ist ein Drittel der benötigten Ingenieure und Ingenieurinnen. Die Industrie beklagt zunehmend einen Fachkräftemangel. Dieser Mangel führt mittelfristig zu Wettbewerbsnachteilen. Wichtige Innovationsprozesse geraten ins Stocken. Eine wesentliche Ursache liegt laut einer aktuellen Studie des Instituts der Deutschen Wirtschaft darin, dass im internationalen Vergleich in Deutschland zu wenige Menschen an naturwissenschaftlich-technische und insbesondere ingenieurwissenschaftliche Studiengänge herangeführt werden. Eine besonders exotische Spezies sind die Ingenieurinnen. Nur knapp 21 Prozent beträgt ihr Anteil während des Studiums (Stand 2007). Das Interesse für technische Fächer und Berufe ist bei Mädchen wesentlich geringer als bei Jungen. Das Fraunhofer IAIS wirkt diesem Nachwuchsmangel in technischen Berufen entgegen, indem es u. a. mit Roberta Begeisterung für Naturwissenschaft, Mathematik und Technik schon im Schulalter fördert. Um Berührungsängste gar nicht erst aufkommen zu lassen, werden Schülerinnen und Schüler bereits ab 10 Jahren durch Roberta in die faszinierende Welt der mobilen Roboter entführt.

6 Die -Reihe Roberta -Lehr- und Lernmaterial Wegen des großen Erfolges der»roberta -Reihe«Band 1 7 und der Fülle des Lehr- und Lernmaterials ist die bekannte»roberta -Reihe«für verschiedene Baukästen geöffnet worden. So gibt es von LEGO Mindstorms als Basis-Baukastensystem für Roberta inzwischen eine Nachfolgeversion der RCX-Variante, den Lego Mindstorms NXT. Entsprechend gibt es die»roberta-reihe«sowohl für die RCX- als auch die neuere NXT-Variante. Band 1 Grundlagen Zusätzlich Band 1 - NXT: Roberta -Grundlagen und Experimente für Lego Mindstorms NXT (mit CD-ROM). Band 1 - RCX: Roberta -Grundlagen und Experimente für Lego Mindstorms RCX (mit CD-ROM). Band 2 Der Simulator RobertaSim (mit CD-ROM) storms Roboters in einer virtuellen Umgebung. Band 3 Programmieren mit Java und C Umgang mit den Programmiersprachen Java und C. Band 4 Themen und Experimente (mit CD-ROM) - Kurse.

7 Band 5 Anleitung zur Schulung von Roberta - Kursleiterinnen und Kursleitern (mit CD-ROM) -Schulungen. für Roberta -KursleiterInnen. Band 6»Roberta im Rettungsdienst«Rescue-Wettbewerb des RoboCupJunior. Band 7»Roberta you can dance!«dance-wettbewerb des RoboCupJunior

8 -Netzwerk RobertaRegioZentren Ein zentrales Instrument zur Förderung, Qualitätssicherung und dauerhaften Einrichtung von Roberta -Kursen, wie auch zur praktischen Unterstützung der MultiplikatorInnen vor Ort ist das nationale wie internationale Netzwerk der RobertaRegioZentren. In ihnen werden Kursleiter und Kursleiterinnen ausgebildet. Ergänzend wird interessierten Lehrkräften und TeilnehmerInnen Unterstützung innerhalb ihrer Region angeboten. Über das RobertaRegio- Zentrum können zertifizierte Roberta - Kursleiter und -Kursleiterinnen das Lehr- und Lernmaterial beziehen und bei Bedarf Baukästen ausleihen. Weiterhin wird die Beteiligung von SchülerInnen-Teams an nationalen und internationalen Robotik-Wettbewerben wie dem RoboCupJunior in den Teildisziplinen RoboDance, RoboRescue und Bremen Osnabrück Hamburg RoboSoccer gefördert. Denn Wettbewerbe können Initialzündungen sein und herausragende Impulse für den Berufsorientierungsprozess geben. Berlin Bochum Herford Hannover Magdeburg Duisburg St. Augustin Koblenz Siegen Frankfurt Ilmenau 2004 wurden bereits 101 Kurse mit 1260 Kindern (davon 1100 Mädchen) durchgeführt, mehr als doppelt so viele wie im Jahr zuvor. Heute finden am Fraunhofer IAIS jährlich bis zu drei Schulungen nur für Kursleitungen (Schulungsdauer 8 12 Stunden) statt. Hinzu kommen die Schulungen, die im Rahmen der Einrichtung neuer Roberta- RegioZentren notwendig sind. Saarbrücken Mannheim Stuttgart Coburg München Senden

9 -Goes-EU Roberta -Goes-EU Seit 2005 wird mit Hilfe des von der EU geförderten Projekts»Roberta -Goes- EU«das Roberta -Konzept erfolgreich auf weitere EU-Länder ausgeweitet. Inzwischen besteht ein europäisches Netzwerk von RobertaRegioZentren, das die grenzübergreifende Zusammenarbeit länderspezifischer Bildungseinrichtungen unterstützt. Shrewsbury Bedfordshire In»teach the teacher«-kursen werden Roberta -KursleiterInnen weitergebildet, um selbst gendersensitive Schulungen anbieten sowie KursleiterInnen ausbilden zu können. Die Kurskonzepte und Schulungsmaterialien wurden übersetzt und an länderspezifische Gegebenheiten angepasst. Die Teilnahme an Robotik-Wettbewerben wie RoboCupJunior wird auf europäischer Ebene gefördert. Die in den Roberta - Kursen gewonnenen Erfahrungen werden dokumentiert und ausgewertet. Zentrale Sankt Augustin Örebro Mälardalen Wien Burgenland Graz Winterthur Bern Genua Bozen Rom Vorarlberg

10 -Qualitätssicherung Roberta weckt das Interesse an Technik, fördert die Lernbereitschaft, stärkt das Selbstvertrauen und vermittelt Freude am Lernen. 94% der Teilnehmerinnen hatten sehr viel Spaß an den Kursen. 88% würden den Kurs Freundinnen und Freunden weiterempfehlen. 74% wünschen sich weiterführende Kurse. Bei gendersensitiven Kursen werden sogar noch bessere Ergebnisse erzielt (98%, 94%, 85%). Begleitforschung für eine nachhaltige Wirkung Roberta wurde 2002 vom Fraunhofer IAIS initiiert und bis 2006 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Attraktivität und Qualität der Roberta - Kurse wurden national und europaweit durch eine unabhängige Begleitforschung der Universität Bremen evaluiert. Eine solche Evaluation ist für Forschungsprojekte, die eine nachhaltige Wirkung haben sollen und als Vorbild für andere Projekte dienen können, unerlässlich. Die Untersuchung wurde anhand von zwei Leitfragen durchgeführt: und das Verstehen von Technik Interesse an der aktiven Gestaltung von Technologie? staltet werden, um eine optimale Anpassung von Kurszielen/-inhalten einerseits und Lernvoraussetzungen/ Vorverständnis der Jugendlichen andererseits zu erreichen? Diese beide Leitfragen wurden sowohl unter Gender-Aspekten als auch unter fachdidaktischen Gesichtspunkten behandelt. Die Ergebnisse wurden von der Universität Bremen veröffentlicht: Menüpunkt Publikationen. Technische Ausbildung am Fraunhofer IAIS Das Fraunhofer IAIS konzipiert und entwickelt u. a. Roboterbaukastensysteme sowie zielgruppenspezifisches Didaktikmaterial. Der Ausbildungsansatz des Instituts lautet: Freude und Interesse an technischen Disziplinen schon im frühen Schulalter zu wecken und mittels aufeinander abgestimmter, alters- (und mit Roberta auch gender-) gerechter Lehr- und Lernmittel bis zum Abschluss einer technischen Berufsausbildung oder Studium zu begleiten. Entsprechend bietet das Fraunhofer IAIS modulare Ausbildungsroboter nach dem Baukastenprinzip an für: ) in der Berufsausbildung (ProfiBot ) Hochschulen für Informatik, Elektrotechnik und Maschinenbau (VolksBot ).

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12 Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyseund Informationssysteme IAIS Prof. Dr. Thomas Christaller Prof. Dr. Stefan Wrobel (geschäftsführend) Schloss Birlinghoven Sankt Augustin Kontakt: Ulrike Petersen Telefon Fax