Vorauszusetzende Kompetenzen methodisch: Erweiterte Kenntnisse im Umgang mit dem PC; ein Ordnungssystem einhalten können

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1 Modulbeschreibung Schularten: Fächer: Zielgruppen: Autor: Zeitumfang: Grundschule; Werkrealschule/Hauptschule Fächerverbund Mensch, Natur und Kultur (GS); Fächerverbund Materie - Natur -Technik (WRS/HS) 4 (GS), 6 (WRS/HS) Winfried Hanold Acht Stunden Kinder sammeln heute mitunter früh Erfahrungen mit ferngesteuerten Spielzeugen aller Art. Diese Unterrichtseinheit knüpft an diese Begeisterung an. Die Schülerinnen und Schüler bauen aus Lego einen Roboter und erstellen mit Hilfe der Baukästen ein eigenes kleines Programm. Denn Robotersysteme dieser Art sind - wenn auch weitaus komplexer - ein nicht zu ignorierender Teil unserer Welt. Logisches Denken und Arbeiten im Team werden durch das Erstellen der Programme und die etwaige Fehlersuche gefördert. Anmerkung: Dieses Modul stellt keine Empfehlung für ein Produkt dar. Auch gibt das LMZ dazu keinerlei Beratung oder sonstige Leistungen. (Modulbild: LMZ-BW/Winfried Hanold) Vorauszusetzende Kompetenzen fachlich: Nach einer bebilderten Bauanleitung arbeiten können Vorauszusetzende Kompetenzen methodisch: Erweiterte Kenntnisse im Umgang mit dem PC; ein Ordnungssystem einhalten können Ergebnissicherung/Leistungsmessung: Erfolgreiches Bearbeiten der Kurse "Pilot" und "Inventor"; Konstruktion eines funktionierenden Rennautos. 1

2 Unterrichtsverlauf Vorbemerkung: Die RoboLab-Schullizenz, das Grundlagen-Set, Lehrerhandbuch und Arbeitsbuch sind kostenpflichtige kommerzielle Produkte ("LEGO Mindstorms"). Erwerb, Betrieb und Support stehen in keinerlei Zusammenhang mit dem LMZ. Fragen dazu sind an den Fachhandel zu richten. Technische Voraussetzungen: In der Einführungsphase pro Gruppe ein PC, je Schüler/in ein Kopfhörer (zwei Kopfhörer können mit einer sogenannten Kopfhörerweiche an einen PC angeschlossen werden), bei einer größeren Gruppen sind Lautsprecher angebracht. Später können sich ein bis drei Gruppen einen PC teilen. Für jede Gruppe wird ein Lego Mindstorms für Schulen Robotik Grundlagen-Set benötigt (etwa 200 Euro), zusätzlich eine Schullizenz der RoboLab Software (etwa 250 Euro), ein Lehrerhandbuch Lego Mindstorms dacta RoboLab (etwa 50 Euro) und ein Arbeitsbuch Lego Mindstorms für Schulen (etwa 80 Euro). Hinweis: Die Übertragung der Daten vom PC auf den Roboter-Baustein erfolgt über einen IR-Transmitter. Die aktuelle deutsche Software unterstützt nur den IR-Transmitter mit seriellem Anschluss (Stand August 2006). Vor Projektbeginn sollten die Robolab-Software installiert, der IR-Transmitter mit Batterie an den Pc angeschlossen, der RCX mit 6 AA Battierien bestückt und das Basispragramm auf dem RCX installiert sein. Eine Anleitung zum Ausdrucken ist unter dem Menüpunkt Setup des Robolab-Hauptbildschirms zu finden. 1. Unterrichtsstunde - Einführung in Robolab Die Kinder sollen sich mit dem Baukasten und seiner Ordnungsstruktur vertraut machen. Als Hilfe zum richtigen Einordnen gibt es farbige Bilddarstellungen beider Ebenen. Folgende Regeln müssen besprochen und auf ihre Einhaltung strikt geachtet werden: 1. Jede Gruppe arbeitet an einem extra Tisch. Der Materialkasten hat am Computertisch nichts zu suchen. 2. Es wird darauf geachtet, dass keine Teile verloren gehen. 3. Teile, die nicht mehr benötigt werden, werden in den Baukasten einsortiert. 4. Die farbigen Abbildungen helfen, im Baukasten Ordnung zu halten. Da die Teile teilweise sehr klein sind, kann trotz aller Sorgfalt ein gewisser Materialschwund nicht vermieden werden. Außerdem enthält der Baukasten ein bebildertes Anleitungsbuch, in dem Schritt für Schritt der Bau von Robotern gezeigt wird. 2

3 Anschließend erfolgt die Einführung in den Umgang mit dem Softwareprogramm: Doppelklick auf das Symbol startet das Programm - der Startbildschirm erscheint. Die Kinder sollen zuerst die Einführung in die Bedienung des Programms durcharbeiten. 2. und 3. Unterrichtstunde Nun arbeiten die Kinder die Anleitungen für Pilot 1-4 durch. Mit einem Klick auf die Schaltfläche Übungsaufgaben gelangen sie dorthin. Im Lehrerhandbuch zur Robolab Software 2.0 (Martha N. Cyr, PhD. Director of Engineering Educational Outreach, Tufts University Massachusetts, US: Robolab das Grundlagenbuch, Distributed by LEGO Systems A/S, DK Billund) finden sich auf Seite 17 kurze Beschreibungen der Programmierteile Pilot und Inventor: Pilot: Der Pilot umfasst eine Reihe von Vorlagen, die ein vorgegebenes unveränderliches Format haben. Auf diese Weise wird für eine effektive Einführung in das Prinzip der logischen Systemabfolge gesorgt. Es ist unmöglich, diese Vorlagen abzuändern und ein Programm zu erstellen, das nicht funktioniert. Das Programm wird vielleicht nicht das tun, was von ihm erwartet wird, aber es wird stets ablaufen und die Befehlsfolge exakt abarbeiten. Inventor: Der Inventor verwendet dieselben Befehlssymbole wie der Pilot. Darüber hinaus stehen zusätzliche Befehlssymbole zur Verfügung, wenn der Benutzer zu einem höheren Level fortschreitet. Die Inventorebene ist weniger strukturiert aufgebaut. 4. Unterrichtsstunde eigene Programme erstellen Haben die Kinder die Unterweisung in Pilot 1 bis 4 durchgearbeitet, können sie nun beginnen, eigene Programme zu erstellen. Durch Anklicken des obersten Schaltknopfs Robolab starten gelangen sie über die Schaltfläche Programmierer in den Programmierbereich von Pilot und Inventor. Hier können die vorhandenen Programme verändert und die Veränderungen getestet werden. 5. und 6. Unterrichtsstunde - Inventor Nach erfolgreichem Arbeiten auf der Pilotebene arbeiten die Kinder die programmierte Unterweisung für die Inventorprogramme durch. 7. und 8. Unterrichtsstunde eigene Programme erstellen Anschließend sollten die Kinder wie schon bei den Pilotprogrammen eigene Inventorprogramme entwickeln. Dazu dürfen sie auch Roboter nach eigenen 3

4 Vorstellungen bauen und sich gegenseitig zu Vergleichsrennen herausfordern. 4

5 Bildungsplanbezug Grundschule Fächerverbund Mensch - Natur - Kultur 8. ERFINDERINNEN, ERFINDER, KÜNSTLERINNEN, KÜNSTLER, KOMPONISTINNEN UND KOMPONISTEN ENTDECKEN, ENTWERFEN UND BAUEN, STELLEN DAR Die Schülerinnen und Schüler können an einem Beispiel aus ihrem Alltag eine wichtige technische Erfindung nachvollziehen, in ihrer Bedeutung für die Menschen erfassen und in einen geschichtlichen Zusammenhang einordnen; Gegenstände selbst herstellen, Werkzeuge und technische Geräte sachgemäß benutzen und dabei Sicherheitsaspekte beachten; exemplarisch technische Funktions- und Handlungszusammenhänge verstehen und erklären. (Aus: Bildungsplan 2004 Grundschule, Kompetenzen und Inhalte für Mensch - Natur Kultur; Klasse 4; Seite 107) Werkrealschule Fächerverbund Materie - Natur - Technik VOM ORDNEN ZUM GESTALTEN Die Schülerinnen und Schüler können mechanische und elektrische Problemstellungen erfassen, dafür Lösungen entwickeln und diese bei der Herstellung eines entsprechenden Gegenstandes anwenden; (Aus: Bildungsplan 2010 Werkrealschule, Kompetenzen und Inhalte für Materie - Natur Technik; Klassen 5 und 6; Seite 114) 5

6 Ausführliche Informationen zum Bildungsplan gibt es unter Bildung stärkt Menschen. 6