Robotics in Education: Die inspirierende Kraft des (Roboter-) Wettbewerbs

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"It‘s more fun to compete", lautete einst der Slogan auf Flippergeräten, mit dem die Spieler aufgefordert wurden, in einen Wettbewerb miteinander zu treten. Das Motto gilt offensichtlich auch, wenn es darum geht, Schülern und Studenten die Robotik näher zu bringen. Bei vielen didaktischen Konzepten, die auf der Konferenz Robotics in Education in Sofia vorgestellt wurden, standen jedenfalls Wettbewerbe im Mittelpunkt.

Roboter-Wettkämpfe als Anreiz

Die Fachhochschule Technikum in Wien etwa veranstaltet seit 2012 alljährlich eine Summer School, für die zunächst Jugendliche im Alter von 15 bis 19 Jahren für ein einmonatiges Praktikum gesucht werden, um die 10-14-jährigen Teilnehmer des zweiwöchigen Kurses zu betreuen. Ziel sei es, erläuterte Georg Richter, Informatikkenntnisse zu vermitteln, da dieses Fach außerhalb von technischen Schulen in Österreich praktisch nicht gelehrt werde.

Der Kurs setze den Fokus auf die Praxis, die Teilnehmer sollen ihr Wissen nach einer Woche Vorbereitung gleich anwenden und ihre Roboter in einen Wettkampf schicken, der an RoboCup Junior angelehnt ist. Das wirke sich sehr positiv auf die Motivation aus, sagte Richter. Auch die Praktikanten, von denen jeder für zwei bis vier Teams verantwortlich ist, treten in den Wettbewerb: Sie sind aufgefordert, am Ende einen wissenschaftlichen Artikel zu schreiben und zu präsentieren. Für das beste Paper gibt es einen Preis. Es sei nicht einfach, Informatikstudenten zu finden, die auch als Lehrer talentiert sind, sagte Richter. Gleichwohl habe sich das Konzept bewährt: Viele jüngere Teilnehmer kämen wieder als Praktikanten, viele Praktikanten entschlössen sich zu einem Informatikstudium.

Zahlreiche Aktionen in Russland

Während die Ressourcen des Technikums nur für eine solche Veranstaltung pro Jahr reichen, finden im Rahmen eines ähnlichen Programms in Russland jährlich vier Roboterwettbewerbe statt. Natalia Ten von der ITMO University in Sankt Petersburg stellte das Konzept vor, das sich an Schüler ab der fünften Klasse richtet und sie bis zur neunten Klasse begleitet. Ein detaillierter Lehrplan führt die Kinder und Jugendlichen nach und nach in verschiedene Aspekte der Robotik ein und vermittelt altersgerecht Kenntnisse etwa zur Elektronik, zu fliegenden Robotern, Navigation oder Bildverarbeitung. Spezielle Kurse für Lehrer gehören ebenfalls dazu. Mehrere Preisträger bei der World Robot Olympiad, seien aus dem Programm hervorgegangen, sagte Ten, zuletzt gewann der Ocean Waste Collector dort eine Goldmedaille.

Jährlicher Höhepunkt des Programms ist das Roboterfestival Robofinist, das in diesem Jahr vom 24. bis 25. September in Sankt Petersburg stattfindet. Um das Festival herum, zu dem auch eine sechswöchige Summer School gehört, habe sich eine lebendige Community gebildet, so Ten. Es gebe Bücher und Online-Tutorials für Schüler, Eltern und Lehrer sowie wertvolle Unterstützung durch Firmen. So habe etwa die Firma Geoscan geholfen, einen Quadrokopter zu entwickeln. Tens Fazit: "Je mehr Wettbewerbe, desto besser."

Bemühungen in Bulgarien

Dem würde wohl auch Marin Shalamanov zustimmen, der im Jahr 2011 zu den ersten bulgarischen Teilnehmern am Wettbewerb der First Lego League gehörte und heute bei SAP beschäftigt ist. Allerdings habe sich die First Lego League für Teilnehmer aus Bulgarien als zu teuer erwiesen, nur wenige Teams aus den zwei bis drei größten Städten seien dort angetreten. Zudem seien die meisten Lehrer nicht ausreichend vorbereitet.

Das Programm Robotics for Bulgaria wolle dem abhelfen mit vereinfachten und billigeren Spielfeldern, Unterstützung für Lehrer und Mentoren, Lego Mindstorm Roboterbausätzen und einer Online-Plattform, wo Zwischenresultate veröffentlicht werden können. Höhepunkt der Aktivitäten ist ein jährliches nationales Festival. Für das diesjährige Festival am 17. Juni hätten sich 57 Teams aus 19 Städten und sogar zwei Dörfern angemeldet, sagte Shalamanov. Die Zahl der Teilnehmer liege weit über 400. Der Ansatz scheint sich zu bewähren.

Der Weg ist das Ziel

Für den Lernerfolg ist es nicht unbedingt erforderlich, bei einem Roboterwettbewerb auch einen der vorderen Plätze zu belegen. Diese Erkenntnis unterstrich Cem Avsar, der von seinen Erfahrungen der Teilnahme am SpaceBot Cup des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt berichtete. Trotz des zähen Verlaufs der Veranstaltung und recht enttäuschender Resultate, hätten die teilnehmenden Studenten in der Vorbereitung zahlreiche Herausforderungen beim Management des Teams bewältigen müssen, etwa beim Zusammenführen unterschiedlicher Qualifikationen, dem Aufrechterhalten eines konstanten Arbeitsflusses oder dem Umgang mit unvorhergesehenen Situationen.

Ein Roboterwettbewerb muss auch nicht zuschauerfreundlich sein. Das zeigte sich beim Botball-Wettbewerb, der parallel zur Konferenz stattfand. Die Konferenzteilnehmer waren ausdrücklich eingeladen, sich die Finalbegegnungen anzusehen. Wer jedoch den engen, langgestreckten Raum betrat, sah mehrere Spieltische nebeneinander, deren Bedeutung sich nur erahnen ließ, zumal sich um die Tische, wo gerade etwas geschah, sogleich eine dichte Traube von Teilnehmern bildet. Der guten Stimmung tat das aber offensichtlich keinen Abbruch. Alle hatten ihren Spaß.

Erfinderische Teilnehmer

Dass sie sich in der Materie gut auskennen, hatten zudem am Tag zuvor vier Wettbewerbsteilnehmer gezeigt, die im Rahmen der "Robotics in Education"-Konferenz Vorträge hielten. Viktoria Zach vom Team Talentehaus etwa stellte Überlegungen an, sich die für den Wettbewerb erforderlichen Teile mit 3D-Druck selbst anzufertigen und dadurch noch mehr Raum für Kreativität zu schaffen.

Dahi Murad Al-Khatip erläuterte, wie Roboter zu nachhaltiger Landwirtschaft beitragen und die Nahrungsversorgung weltweit verbessern könnten: In einem aquaponischen System würden Fische Ammoniak erzeugen, das von Bakterien in Nitrat umgewandelt und als Pflanzendünger verwendet wird. Das auf diese Weise gereinigte Wasser fließt wieder zurück in den Fischtank, dessen pH-Wert und Ammoniakkonzentration von Robotern überwacht und geregelt wird. Während in traditioneller Landwirtschaft drei Salatköpfe pro Jahr geerntet würden, könnten mit einem solchen System auf der gleichen Fläche 48 Salatköpfe erzeugt werden. (kbe)