1offene, intuitive NATURWISSENSCHAFTEN UND TECHNIK ZUM ANFASSEN. Roberta. erreichte Schülerinnen und Schüler

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2 NATURWISSENSCHAFTEN UND TECHNIK ZUM ANFASSEN ROBERTA EINE ROBOTER-LADY BEGEISTERT DIE JUGEND Intelligente Roboter, selbstfahrende Autos, Smartphones als Assistenten des Menschen: Um unsere digitale Welt zu gestalten, brauchen wir junge Menschen, die Technik verstehen, Software programmieren und innovative Lösungen entwickeln. Mit einem erprobten Konzept aus spannenden Roboterkursen, gendergerechtem Lehr- und Lernmaterial und einem europaweiten Netzwerk hat Roberta bislang rund Schülerinnen und Schüler erreicht. Seit mehr als 14 Jahren begeistert die Fraunhofer-Initiative»Roberta Lernen mit Robotern«Kinder und Jugendliche bereits im Schulalter für Technik und Naturwissenschaften. Möchten auch Sie Teil der Roberta-Initiative werden und die naturwissenschaftlich-technische Bildung junger Menschen schon im Schulalter unterstützen und fördern? Herzlich Willkommen! erreichte Schülerinnen und Schüler + 14 Jahre begeistert Roberta bereits Kinder und Jugendliche zertifizierte Roberta-Teacher an deutschen Schulen 24 Roberta- 10 1offene, intuitive Programmierplattform 4 Bundesländer, Regio- Zentren Roberta- Coaches in Deutschland die mit Roberta kooperieren 1 Roberta

3 WARUM BRAUCHEN WIR ROBERTA? In den Bundesländern herrscht für MINT-Berufe ein Mangel an Fachkräften, das stellt die Bundesagentur für Arbeit in einer Fachkräfteengpassanalyse* fest. Auch für die Zukunft ist davon auszugehen, dass in naturwissenschaftlich-technischen Berufen Experten fehlen werden. Diese Erkenntnisse sind alarmierend, bedenkt man, dass die deutsche Volkswirtschaft im Zeitalter von Industrie 4.0 in hohem Maße von technischen Innovationen und Produkten abhängt. An dieser Stelle setzt»roberta«an: Mit Hilfe selbstgebauter und -programmierter Roboter finden die Kinder und Jugendlichen einen spielerischen Zugang zu Wissenschaft und Technik. Die gendergerechten Kurse helfen dabei, Barrieren abzubauen und halten dadurch insbesondere den weiblichen Teilnehmerinnen die Türen für eine spätere naturwissenschaftliche Karriere offen. Um diesem Mangel entgegenzuwirken, ist es wichtig, möglichst früh mit geeigneten Fördermaßnahmen zu beginnen. Denn die Grundsteine für spätere Barrieren werden insbesondere bei Mädchen schon im Kindesalter gelegt: Typische Rollenvorstellungen bieten mathematisch oder technisch begabten Mädchen kaum Möglichkeiten, sich mit ihrer Veranlagung zu identifizieren. Oft finden die jungen Talente darum keine Möglichkeit, ihre Fähigkeiten zu entfalten.»hands-on-ansatzroberta«nutzt die Faszination, die Roboter auf Kinder und Jugendliche ausüben, um Hemmschwellen gegenüber Technik und Naturwissenschaften abzubauen. Insbesondere junge Frauen lassen sich durch die lebendige Umsetzung der sonst so abstrakten Formeln und Programme wesentlich besser für wissenschaftliche Fragestellungen begeistern. Indem die Teilnehmerinnen und Teilnehmer bei»roberta«ihre Roboter selbst bauen und gestalten, werden die eigenen Fähigkeiten unmittelbar sicht- und greifbar, was die Lernbereitschaft deutlich erhöht. Vor allem aber wird das mathematisch-technische Verständnis mit einem solchen»hands-on-ansatz«sehr viel tiefgreifender gefördert als mit klassischen Lernmethoden: Formeln nehmen hier Gestalt an und Programme werden lebendig! *Bundesagentur für Arbeit (Hrsg.): Der Arbeitsmarkt in Deutschland - Fachkräfteengpassanalyse, Dezember 2015

4 BAUSTEINE DES ROBERTA-KONZEPTS DAS ROBERTA-KONZEPT Mit der Initiative»Roberta Lernen mit Robotern«hat das Fraunhofer IAIS ein Bildungsprogramm geschaffen, das schon seit über 14 Jahren Kinder und Jugendliche bereits im Schulalter für Naturwissenschaften und Technik begeistert. Lehrkräfte, die Roberta-Kurse durchführen möchten, erhalten nicht nur die nötigen Schulungen und Materialien, sondern werden fortwährend bei der Durchführung der Kurse betreut und haben die Möglichkeit, sich regelmäßig weiterzubilden. Zudem unterstützt die Roberta-Zentrale Multiplikatorinnen und Multiplikatoren im Bildungssystem mit qualitätsgeprüften Schulungsprogrammen, um Technikbildung mit»roberta«in Schulen, beruflicher Lehre und Hochschulen nachhaltig zu etablieren. Das Roberta-Konzept besteht aus sechs Bausteinen: Roberta- Kurse Roberta- Materialien Roberta- Schulungen Roberta- Netzwerk Basisschulungen Aufbauschulungen... Roberta-Zentrale Roberta-Coaches Roberta-Teacher KursteilnehmerInnen Open Roberta Lab Open-Source Community

5 AUSBILDUNG ZUM ROBERTA-TEACHER Interessierte Lehrkräfte werden an verschiedenen Standorten in Deutschland von zertifizierten Coaches zu Roberta-Teachern ausgebildet. In den ein- bis zweitägigen Seminaren erlernen sie nicht nur den sicheren Umgang mit der Hard- und Software, sondern befassen sich auch mit den unterschiedlichen Interessen und Verhaltensweisen von Mädchen und Jungen in den Kursen. I INEPO Schulung: Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer erhalten einen umfassenden Einblick in die von Fraunhofer IAIS entwickelte visuelle Programmiersprache. NEPO ist Teil der kostenfreien Open-Source-Lernplattform Open Roberta Lab. I IJava-Schulung: Das Modul führt in das Betriebssystem lejos, die Programmiersprache Java und ihre praktische Programmierung ein. Basisschulungen In den letzten acht Jahren wurden über Personen als Roberta-Teacher zertifiziert. Dabei hält sich die Anzahl der Schulungsteilnehmerinnen und -teilnehmer seit Jahren auf einem konstant hohen Niveau. In den Evaluationen, die nach jeder Schulung durchgeführt werden, beurteilten 97,5 Prozent der Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Roberta-Schulungen als gut bis sehr gut. Aufbauschulungen... Roberta-Zentrale Roberta-Coaches Roberta-Teacher KursteilnehmerInnen Die Ausbildung innerhalb der Roberta-Initiative erfolgt durch ein Multiplikatorensystem: Die Roberta-Zentrale zertifiziert Roberta-Coaches. Diese bilden in ganz Deutschland Lehrkräfte zu Roberta-Teachern aus, welche wiederum die Roberta-Kurse für Schülerinnen und Schüler anbieten. Das Schulungskonzept gliedert sich in folgende Module: I IBasisschulung: In der Basisschulung werden Lehrkräfte in die Thematik eingeführt, mit den Materialien vertraut gemacht und konzipieren erste Unterrichtseinheiten. I IeXperts-Schulungen: Ausgebildete Roberta-Teacher können in diesem Modul Wissen und Praxis in unterschiedlichen Programmiersprachen und Robotersystemen vertiefen. LEHR- UND LERNMATERIAL Die»Roberta-Reihe«dokumentiert das Roberta-Konzept. Lehrkräfte finden in den Grundlagenbänden alle wichtigen Informationen zur Planung, Vorbereitung und Durchführung von Roboter-Kursen. Zusätzliche Roberta-Bände erweitern das Konzept um vertiefende Experimente, neue Modelle und weitere Programmiersprachen. Alle Bände sind sowohl in gedruckter als auch in digitaler Form erhältlich. Über die Roberta-Reihe hinaus finden registrierte Lehrkräfte zusätz liche Lehrund Lernmaterialien auf dem Roberta-Portal.

6 ROBERTA ENGINEERING CONFERENCE WETTBEWERBE Regelmäßig treffen sich Lehrkräfte und Vertreter aus Wirtschaft und Politik mit den Expertinnen und Experten aus den MINT- Disziplinen und der Roberta-Initiative auf der Roberta Engineering Conference (REC). Die Konferenz bietet Pädagoginnen und Pädagogen eine Plattform, um sich über Erfahrungen und aktuelle Entwicklungen auszutauschen. Interessierte und Neueinsteiger haben die Möglichkeit, Kontakte zu knüpfen und einen praxisnahen Einblick in die Arbeit mit»roberta und Open Roberta«sowie den im Roberta-Kontext eingesetzten Roboter/Hardware-Systemen zu gewinnen. Neben Fach- und Informations vorträgen erwarten die Besucher verschiedene Workshops, die sowohl für Neueinsteiger als auch für ausgebildete Roberta-Teacher angeboten werden.»roberta«bildet für zahlreiche junge Menschen und vor allem für Mädchen den Einstieg in die Beschäftigung mit technischen Themen. An vielen Orten gründen sich im Anschluss an die Kurse Roboter-AGs, die regelmäßig und auch international erfolgreich an Roboterwettbewerben teilnehmen (zum Beispiel RoboCupJunior oder FIRST LEGO League). Insbesondere die Disziplinen OnStage und Rescue sind für Roberta-Kursteilnehmende attraktiv. Nicht zuletzt durch die Roberta-Initiative liegt der Mädchenanteil beim RoboCupJunior-Wettbewerb in Deutschland seit Jahren stabil bei 25 Prozent.

7 ROBERTA-REGIOZENTREN Um die Aktivitäten rund um»roberta«regional zu koordinieren, gibt es in ganz Deutschland RobertaRegioZentren. Sie dienen Lehrkräften und Interessierten vor Ort als Anlaufstellen, an denen sie beraten und ausgebildet werden. Zudem organisieren die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Events, Robotik-Wettbewerbe und regelmäßige Treffen für die Roberta-Teacher aus der Region, auf denen sich diese über Ideen und Erfahrungen austauschen. Das deutschlandweite Netzwerk der RobertaRegioZentren trägt damit erheblich zur Förderung, Qualitätssicherung und dauerhaften Etablierung der Roberta-Initiative bei. Mit Hilfe des Projekts»Roberta-Goes-EU«, das von der EU gefördert wurde, konnte das Roberta-Konzept auch erfolgreich auf weitere EU-Länder ausgeweitet werden. Inzwischen besteht ein europäisches Netzwerk von RobertaRegioZentren, das die grenzübergreifende Zusammenarbeit länderspezifischer Bildungseinrichtungen unterstützt. RegioZentren gibt es heute in der Schweiz, Österreich, Italien, Schweden und England. Osnabrück Herford Münster Bochum Duisburg St. Augustin Siegen Gießen Koblenz Saarbrücken Bremen Frankfurt Mannheim Kiel Hamburg Hannover Ilmenau Schwäbisch Gmünd Magdeburg Berlin Lausitz München Ost Gender- und altersgerechter Unterricht Die Roberta-Kurse sind den unterschiedlichen Altersklassen angepasst. Sie beginnen mit einfachen Aufgaben für Schülerinnen und Schüler ab zehn Jahren und nehmen für ältere Jahrgänge an Abstraktion und Komplexität zu. Jede Kursreihe enthält dabei für die jeweilige Zielgruppe interessante Themen: Anhand des Feuerkäfers etwa lernen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer den Temperatursensor kennen. Das Prinzip der Ameisenstraße dient als Rahmen zur Erlernung der automatischen Spurensuche und der Kommunikation zwischen Robotern. Solche Analogien zu Natur- und Alltagsphänomenen erleichtern nicht nur das Verständnis der Funktionsabläufe, sondern regen unabhängig von Alter und Geschlecht auch dazu an, sich mit den technischen Herausforderungen auseinanderzusetzen.

8 OPEN ROBERTA PROGRAMMIEREN IST EIN KINDERSPIEL!»Open Roberta«ist eine frei verfügbare, cloudbasierte grafische Programmierumgebung, die das Programmierenlernen leicht macht von den ersten Schritten bis hin zur Programmierung intelligenter Roboter mit vielerlei Sensoren und Fähigkeiten. Da sich die Plattform über die meisten gängigen Internetbrowser nutzen lässt, werden weder bestimmte Rechnerkonfigurationen noch Software- oder Sicherheits-Updates benötigt. Darüber hinaus können sich Roberta- Teacher zukünftig mit Hilfe von Tutorials selbstständig in die Programmierung einarbeiten. Um Kindern und Jugendlichen den intuitiven Zugang zur Programmierung zu ermöglichen, ist die Programmieroberfläche des»open Roberta Lab«einfach und übersichtlich gestaltet ohne dass dies auf Kosten der Funktionalität geschieht. So entstehen im Handumdrehen auch anspruchsvolle Programme. Zusätzlich speichert die Software den Projektfortschritt»in der Cloud«. Schülerinnen und Schüler können ihre Projekte somit jederzeit von zu Hause aus weiterführen.»open Roberta«fügt sich nahtlos in das didaktisch und pädagogisch bewährte Gesamtkonzept von»roberta«ein und führt die Initiative einen entscheidenden Schritt weiter. Die Umsetzung der neuen Programmierumgebung»Open Roberta Lab«als Cloud-Software bietet den verschiedenen Zielgruppen von Roberta einzigartige Vorteile. Die Online-Programmierumgebung sowie die zugrunde liegende Programmiersprache»NEPO«wird als Open Source ent wickelt. So haben etwa Studierende aus den MINT-Disziplinen sowie begeisterte Programmiererinnen und Programmierer die Möglichkeit, die Plattform aktiv mitzugestalten.»open Roberta«wird am Fraunhofer IAIS in Partnerschaft mit Google entwickelt und steht unter der Schirmherrschaft des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Starte Programm Wenn Interesse = Programmieren dann Starte

9 QUALITÄTSSICHERUNG UND ENTWICKLUNG BEGLEITFORSCHUNG ROBERTA-EVALUATION 2015 Attraktivität und Qualität der Roberta-Kurse wurden über fünf Jahre hinweg durch eine unabhängige Begleitstudie der Universität Bremen evaluiert. Eine solche Evaluation ist unerlässlich für Forschungsprojekte, die nachhaltig wirken und anderen Projekten als Vorbild dienen sollen. Die Untersuchung wurde sowohl unter Genderaspekten als auch unter fachdidaktischen Gesichtspunkten anhand von zwei Leitfragen durchgeführt: I IWie entsteht über Techniknutzung und das Verstehen von Technik Interesse an der aktiven Gestaltung von Technologie? I IWie müssen Lernumgebungen gestaltet werden, um optimale Passungen zwischen Kurszielen/-inhalten einerseits und Lernvoraussetzungen andererseits zu erreichen? Die Roberta-Evaluation 2015 hat wertvolle Einblicke ergeben, wie Lehrkräfte Roberta nutzen. Roberta-Teacher möchten insbesondere Mädchen fördern und ihren Schülerinnen und Schülern einen ersten Kontakt mit MINT-Themen ermöglichen. Mädchenförderung Erstkontakt MINT Vertiefung eines Themas Obwohl die Hälfte der Teilnehmerinnen und Teilnehmer von Roberta-Kursen angab, nicht aus eigenem Antrieb zu dem Kurs gekommen zu sein, bekundeten 94 Prozent, dass ihnen die Kursteilnahme Spaß gemacht habe. Roberta-Kurse finden in unterschiedlichen Kursformen statt, am häufigsten im Rahmen einer AG, als Teil des Unterrichts oder als Angebot für Projekttage. 100% Projekttage AG 50% 1-Tages Kurs (Girlsday) Wettbewerbsvorbereitung Unterricht % Kurs hat Spaß gemacht Kurs weiterempfehlen An weiteren Kursen teilnehmen Kurze Kurse Längere Kurse Gendersensitive Kurse

10 UNTERNEHMEN UNTERSTÜTZEN ROBERTA GEMEINSAM FÜR DEN TECHNISCHEN NACHWUCHS! Eine wichtige Rolle spielt bei»roberta«die Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie und dem Bildungssektor. Durch finanzielle Förderung der Roberta-Initiative und inhaltliche Kooperationen können Unternehmen die Zukunft der MINT-Förderung mit Roberta entscheidend mitgestalten und somit einen wichtigen gesellschaftlichen Beitrag leisten. Aktuelle Partner der Roberta-Initiative: IIGoogle IILEGO Education IIOracle IIWilhelm Stemmer-Stiftung INITIATIVEN UND KOOPERATIONEN DAS ROBERTA-KONZEPT MACHT SCHULE In einigen deutschen Bundesländern setzen sich bereits zentrale Organisationen für die flächen deckende Verbreitung der»roberta«-initiative in der örtlichen Bildungslandschaft ein. So ist Roberta eines der Leitprojekte des»eeducation Masterplans«zur Steigerung der Qualität des Lernens in Berlin. In Nordrhein-Westfalen entstanden seit 2008 insgesamt 21 zdi-robertazentren im Rahmen der Initiative»Zukunft durch Innovation«(zdi). Für die Verbreitung der Initiative im Saarland setzt sich das dortige Ministerium für Bildung und Kultur ein. In Schleswig-Holstein verhalf das Ministerium für Bildung und Wissenschaft im Jahr 2013 mehr als 70 Schulen zur Einführung des Roberta-Konzepts in den Wahlpflichtunterricht. Langfristiges Ziel der Initiative ist es,»roberta«flächendeckend in die deutsche Bildungslandschaft zu integrieren. Kooperationen mit Bundesländern: IINordrhein-Westfalen IISchleswig-Holstein IISaarland IIBerlin

11 PARTNER-PROGRAMM WIR BRAUCHEN MEHR TECHNIK-NACHWUCHS! Haben auch Sie Interesse, bei der Nachwuchsförderung mit»roberta«unterstützung zu leisten und junge Talente zum Strahlen zu bringen? Als Roberta-Partner helfen Sie uns, Schülerinnen und Schüler für Technik und Naturwissenschaften zu begeistern. Sie und Ihr Unternehmen oder Ihre Organisation profitieren in den Bereichen Corporate Social Responsibility und Nachwuchsförderung. Als Partner einer der erfolgreichsten MINT-Initiativen Deutschlands stärken Sie die Chancengleichheit und Diversität in einer digitalen Gesellschaft und zeigen Präsenz im Bereich der technischen Bildung und Ausbildung.»Ich wünsche mir, dass in Zukunft jeder Fünft klässler einen Roboter bauen und programmieren kann!«prof. Dr. Stefan Wrobel, Institutsleiter Fraunhofer IAIS Sprechen Sie uns an und stellen Sie mit uns Ihr individuelles Partner-Paket zusammen. Wir freuen uns auf Ihren Anruf oder Ihre . Bildnachweis: Titel: Kurt Fuchs, Seite 3: Christoph Knoch, Seite 5: Christoph Knoch, Seite 6: o. Fraunhofer IAIS, u. Kurt Fuchs, Seite 7: Fraunhofer IAIS, Seite 8: Fraunhofer IAIS, Seite 10: Kurt Fuchs, Seite 11: Fraunhofer IAIS Markenzeichen Roberta und Nepo sind eingetragene Marken zeichen der Fraunhofer-Gesellschaft.

12 Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS Schloss Birlinghoven Sankt Augustin Ansprechpartner: Thorsten Leimbach, Beate Jost Telefon Fax