Roboter programmieren

03 Nov 2018 - 10:07 | Version 5 |

Worum geht es?
Das Programmieren ist ein wichtiger Aspekt der Informatik, wenn auch nicht der einzige. Mit wenigen Grundbefehlen lassen sich komplexe Programme konstruieren, um ein Problem zu lösen. Das geht auch ganz ohne Computer! Programmiere deine Eltern oder Freunde!

Bee-Bot Aufträge

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Worum geht es?
Der Bee-Bot richtet sich an Kinder im Alter zwischen 4 und 7 Jahren. Der Bee-Bot fährt in Schritten von 15 cm nach vorn oder zurück und lässt sich in Schritten von 90° auf der Stelle drehen. In seinem Speicher lassen sich hintereinander bis zu 40 Befehle speichern, die nacheinander abgearbeitet werden. Häufig wird der Bee-Bot in Kombination mit farbigen Bodenmatten mit einem 15 cm-Raster eingesetzt. Der Einsatz im Unterricht gelingt bei Kindern besonders dann, wenn der Bee-Bot in Geschichten verpackt wird (narrative Methode, Storytelling).

Hintergrundinformationen für Lehrpersonen - Anleitungen befolgen?!

MI 2.2.a) können formale Anleitungen erkennen und ihnen folgen.

Arthur C. Clark sagte einmal “Jede hinreichend fortschrittliche Technologie ist von Magie nicht zu unterscheiden.” Auch wenn die Sprachassistenten Siri, Alexa und Cortana bei Kindern (aber durchaus auch bei Erwachsenen) den Eindruck erwecken können, dass Computer selber denken und handeln können, stecken hinter all diesen Systemen nur Programme, die Menschen entworfen und programmiert haben. Doch was hat das mit dem Befolgen von Anleitungen zu tun?

Um ein Grundverständnis der programmierten Computer, Roboter und Automaten zu erlangen, die in unserer digital geprägten Informationsgesellschaft allgegenwärtig sind, sollen Schülerinnen und Schüler bis zum Ende der Primarstufe selbst ein Computerprogramm mit einer Programmierumgebung erstellt haben. Ähnlich wie im Chemielabor geht es dabei um ein konzeptionelles Verständnis und nicht um das Erlernen und Meistern einer konkreten Programmiersprache.

Programme in der Informatik sind, wie mathematische Beschreibungen, exakt und präzise zu formulieren und können anschliessend auch nur genau das tun, was vom Programmierer vorgesehen wurde. Der Begriff Algorithmus umschreibt eine Folge von Anweisungen, mit denen ein bestimmtes Problem gelöst werden kann. Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, dass Algorithmen von Menschen gemacht werden und nicht unveränderbar gegeben sind.

Computer befolgen ihre einprogrammierten Regeln - Anleitungen - was in welchen Situationen zu tun ist und das akribisch genau. Im Gegensatz zu uns Menschen sind sie nicht in der Lage Anweisungen zu interpretieren oder selbstständig zu erraten, was der Autor der Anleitung wohl damit gemeint hat, wenn der nächste Schritt nicht ganz eindeutig ist. Wer schon einmal Möbel verschiedener Hersteller nach Anleitung aufgebaut hat, weiss wie unterschiedlich die Qualität von Bauanleitungen sein kann.

Schülerinnen und Schüler arbeiten bereits im Kindergarten mit Bastel-, Falt-, Spiel- oder Backanleitungen. Eine komplexe Handlung wird dabei in mehrere Einzelschritte aufgeteilt, die nach und nach abgearbeitet werden muss. Eine Lego-Bauanleitung zeigt zum Beispiel gut auf, wie voneinander abhängige, aber einfach umsetzbare Teilschritte zu einem fertigen Modell führen können, welches ohne Anleitung kaum zu konstruieren wäre. Bei Koch- und Backrezepten lässt sich ein typisches Problem uneindeutiger Anleitungen aufzeigen: Wenn “nach Gefühl” gewürzt oder 1-2 Löffel einer Zutat verwendet werden sollen. In solchen Fällen hätte ein Backroboter grosse Mühe, da ihm die menschliche Intuition fehlt.

Im ersten Zyklus können einfache Roboter wie zum Beispiel Bee-Bots eingesetzt werden, um eine Bewegung von A nach B als Schrittfolge einzelner Bewegungsbefehle zu planen und dem Roboter als Arbeitsanweisungen zu übergeben. Der Roboter wird ein Programm stur abarbeiten. Fehler werden so unmittelbar und sanktionsfrei sichtbar und können selbstständig korrigiert werden. Beim Programmieren gibt es in der Regel viele mögliche Lösungen, um ein Ziel zu erreichen, die unterschiedlich effizient sein können (wenn sich ein Roboter zum Beispiel mehrmals im Kreis dreht, bevor er zum Ziel aufbricht, kann das durchaus eine funktionierende Lösung sein). Ein Programm, als Abfolgen von Befehlen, kann sich mit Bedingungen verzweigen und mit Schleifen wiederholen. Auch Anleitungen können diese Elemente enthalten. Die Regeln eines Brettspiels beinhalten häufig wiederholende Aspekte (Spielrunden) und Regeln, die nur unter bestimmten Bedingungen eintreten (z. B. wenn zwei Spielfiguren auf das gleiche Feld ziehen, wird die erste Figur aus dem Spiel genommen). Auch Computerspiele folgen Regeln, die meist deutlich komplexer sind. In der 1./2. Klasse kann die Kompetenzstufe “formale Anleitungen erkennen und ihnen folgen” mit dem Erstellen einer eigenen Anleitung etwa als Fotogeschichte, Audio- oder Videoanleitung vertieft und mit einem Medienprojekt verbunden werden.

Bezugsquellen Bee - Bot und Co.

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