Robotics in Education: Mit Robotern wird (nicht nur) Mathe interessanter
In Wien sprechen Wissenschaftler, wie Roboter den Unterricht bereichern können – nicht nur in MINT-Fächern.
"Robobo The next generation of educational robots".
(Bild: The Robobo Project)
Wenn Wissenschaftler diese Woche in Wien über Roboter in der Erziehung und Ausbildung diskutieren, geht es nicht darum, Lehrer durch Maschinen zu ersetzen – jedenfalls noch nicht. Den Unterricht bereichern und interessanter gestalten, können die digitalen Helfer aber heute schon.
Eine wichtige Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Roboter zuverlässig funktionieren und einfach zu bedienen sind. So berichtete Ana Sović Kržić (University of Zagreb) am ersten Tag der Konferenz Robotics in Education (RiE) von einer Studie, bei der Roboter im Unterricht der Muttersprache eingesetzt wurden. Um zu prüfen, wie gut die Schülerinnen und Schüler eine zuvor gelesene Geschichte verstanden hatten, wurde ein Rollenspiel durchgeführt, bei dem die Roboter Dialoge rezitieren sollten. Hierbei erwies es sich nicht nur als schwierig und zeitraubend, eine ruhige Umgebung für die Aufnahme der Dialogtexte zu finden. Es traten auch technische Probleme auf, deren Behebung ebenfalls Zeit kostete, sodass die Aufmerksamkeit der Schüler rasch nachließ.
Ein Schritt vor, ein Schritt zurück
Einfacher umzusetzen war das "Roboterrennen": Hier mussten zunächst Fragen zur Geschichte beantwortet werden. Nach einer richtigen Antwort bewegte sich der Roboter einen Schritt in Richtung Ziel, bei einer falschen Antwort einen Schritt zurück. Solche Aktivitäten seien von einer Lehrkraft ohne weitere technische Unterstützung durchzuführen, sagte Kržić. Sie ließen sich ohne große Vorbereitung rasch umsetzen und kämen auch bei den Lernenden gut an.
Roboter im muttersprachlichen Unterricht sind bislang noch die große Ausnahme. Deutlich näher liegt ihr Einsatz in den MINT-Fächern Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik. So berichtete Ronald Greenberg (Loyola University Chicago) davon, wie einfache zweirädrige Roboter helfen können, Mathematikstunden interessanter zu gestalten. Das beginne damit, die zurückgelegte Distanz zur Zahl der Motorumdrehungen in Beziehung zu setzen. Wenn der Roboter Kurven fahren, sich drehen oder am Zielpunkt eine bestimmte Ausrichtung haben solle, seien kompliziertere Berechnungen erforderlich, auf dem Niveau der Mittelstufe aber durchaus lösbar.
Master-Abschluss durch Virtualisierung erleichtern
An Universitätsstudenten richtet sich das Vorhaben, das Nuno M. Fonseca Ferreira (ISEC, Coimbra) vorstellte. Das an der spanischen Miguel Hernandez University angesiedelte Projekt will den Weg zum Master-Abschluss durch Virtualisierung erleichtern. Mithilfe einer Simulationsumgebung soll das Programmieren eines Roboters mit omnidirektionaler Kamera und etwa die Integration von Lokalisierung, Kartenerstellung und Pfadplanung schneller gelernt werden können, weil weniger Zeit für das Setup des Roboters benötigt wird. Dieses Vorgehen sei von den Studierenden gut bewertet worden und habe sich auch in deren Leistungen positiv niedergeschlagen.
Generell seien die Bildungssysteme auf die Herausforderungen cyber-physischer Systeme, wie sie unter dem Titel "Industrie 4.0" zusammengefasst werden, nicht ausreichend vorbereitet, betonte Igor Verner (Technion Israel Institute of Technology) in seiner Keyyote. Auf eine berufliche Tätigkeit im wissenschaftlichen und technischen Bereich müsse in der schulischen Oberstufe vorbereitet werden. Da den Schulen dafür die Ressourcen fehlten, ginge das aber nur in Zusammenarbeit mit Hochschulen und industriellen Partnern. Verner verwies auf einen dreieinhalb Monate dauernden Kurs zur Programmierung intelligenter Roboter ("lernen mit lernenden Robotern"), der in so einer Partnerschaft durchgeführt wurde und ermutigende Resultate gezeigt hätte.
Potenzial der Smartphones entdecken
Die Intelligenz von Robotern stand im Mittelpunkt der Ausführungen von Francisco Bellas (University of Coruña). Die Roboter, mit denen heutige Schüler zukünftig zu tun hätten, würden über weit mehr autonome Funktionen verfügen, als die, mit denen sie gegenwärtig unterrichtet würden. Die Lehrpläne müssten daher angepasst werden. Bellas stellte eine erste Studie vor, die im EU-Projekt DREAM entstanden ist. Dabei wurde der Roboter Robobo verwendet, der aus einer mobilen Basis und einem Smartphone besteht. Es sei entscheidend, dass die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Smartphones verwendeten, sodass sie das Potenzial dieser Geräte jenseits der zumeist genutzten Entertainment-Funktionen erkennen könnten. Wichtig sei es zudem, neben der Behandlung naturwissenschaftlicher und technischer Fragen auch künstlerische und geisteswissenschaftliche Aspekte einzubeziehen.
Allzu viel Intelligenz kann man dem Roboter Otto wohl nicht attestieren. Dafür ist er mit einem Anschaffungspreis von weniger als 20 Euro konkurrenzlos billig und hat den Teilnehmern des Summer Camps, im vergangenen Jahr organisiert vom FabLab|Bratislava, viel Freude bereitet. Und darum gehe es doch in erster Linie, sagte Pavel Petrovič (Comenius University Bratislava), der das Camp mit betreut hat. Sicherlich, es gebe einen wachsenden Bedarf an Ingenieuren und so weiter. Aber das sei doch sekundär. Seine Motivation speise sich in erster Linie aus einer anderen Quelle: "Ich habe eine große Leidenschaft für Technik und möchte diese Freude mit anderen teilen."
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(anw)
