Relevanz und Übersicht

Roboter sind in der heutigen Zeit allgegenwärtig, sie unterstützen uns in vielen Bereichen unseres Alltags. Dabei ist der Begriff Roboter laut Wikipedia ein Überbegriff für die unterschiedlichsten technischen Apparaturen, welche normalerweise dazu dienen, uns Menschen häufig wiederkehrende mechanische Arbeiten abzunehmen. Gesteuert werden sie von Computerprogrammen.

Nicht nur im privaten Alltag, sondern vor allem auch in der Industrie ist man heute auf computergesteuerte Geräte angewiesen. Die Nutzung und Weiterentwicklung von technischen Arbeitsinstrumenten und/oder Computerprogrammen sind in vielen Berufsfeldern zentral. Die Auseinandersetzung mit der computergesteuerten Technik ist deshalb bereits in der (Grund-)Schule wichtig.

Mit dem Ozobot können Lernende spielerisch erste Schritte in die Welt der Roboter unternehmen. Das Ziel ist neben dem Erwerben und Üben einer Vielzahl von fachübergreifenden Kompetenzen (z.B. Kommunikation & Kooperation innerhalb der Gruppe, Kreativität, Problemlösen etc.) auch das Schaffen eines grundlegenden Verständnisses für Arbeitsweise und Befehlsstruktur von Robotern.

Vorstellungen und Vorkenntnisse

Lernende kennen bereits den Einsatz von computergesteuerten Geräten in ihrem Alltag, z.B. von selbstgesteuerten Staubsaugern, per App gesteuerten Garagentoren oder automatischen Heizsystemen Das Bewusstsein, was hinter einem solchen Gerät steckt und wie es genau funktioniert fehlt allerdings. Die Auseinandersetzung mit einem konkreten technischen Objekt wie dem Ozobot ermöglicht den Lernenden einen praktischen Einblick in die Welt des Programmierens.

Lerngegenstand und thematische Schwerpunkte

Ab Zyklus 2 lässt sich der Ozobot vielfältig im Unterricht einsetzen. Sowohl analog (mittels Farbcodes), wie auch digital (blockbasierte Programmiersprache Ozoblockly) können den Lernenden spannende und reichhaltige Lernaufgaben gestellt werden. Die Vielseitigkeit ist eine Stärke des nur drei Zentimeter kleinen Roboters. Diese Eigenschaft unterstützt auch fächerübergreifendes Unterrichten. Das IdeenSet beinhaltet grundlegende Informationen zum Roboter, zu den Programmen, eine Auswahl von Unterrichtseinheiten und Hinweisen zu weiterführendem Material.

Grundlagen Ozobot Evo

Im Gegensatz zu seinem Vorgängermodell dem Ozobot Bit, besitzt der Ozobot Evo mehr Sensoren und kann deshalb vielfältigere Befehle ausführen.

1. Der Evo lässt sich mittels Micro-USB-Kabel aufladen. Eingeschaltet wird er seitlich am Powerbotton.
2. Er verfügt an der Unterseite neben zwei Rädern über Farbsensoren, die den Boden abscannen. Auf der Oberseite befinden sich sechs LED-Lämpchen, Abstandssensoren und Lautsprecher.
3. Mithilfe von Bluetooth lässt er sich mit der EVO-App verbinden.

Programmieren mittels Farbcodierung

Der Ozobot lässt sich mittels Farbcodes programmieren. Dazu benötigt man keinen Computer, sondern nur Papier und Stifte.  

1. Mittels Farbsenoren kann der Evo einer schwarzen Linie folgen. Diese können von entsprechenden Lehrmitteln direkt ausgedruckt werden oder mit einem schwarzen Filzstift selber gezeichnet werden.
2. Der Ozobot erkennt auf seiner Fahrbahn Farbcodes (blau, grün, rot). Mit diesen Farbcodes lässt sich das Fahren auf der schwarzen Linie beeinflussen (Tempo, abbiegen, drehen, blinken u.a.).

Programmieren mit Ozoblockly

Der Ozobot EVO lässt sich auch mit der scratchbasierten Programiersprache Ozoblockly frei programmieren.

1. Im Editor öffnet und erstellt man ein Programm.
2. Mit Ozoblockly lässt sich mit der blockbasierten Programmiersprache eine Befehlsabfolge für den Ozobot erstellen.
3. Zur Übertragung des Programms auf den Ozobot, ist zuerst das Kalibrieren des Bots nötig. Dazu muss die Bildschirmhelligkeit auf 100% gestellt sein.
4. Mittels Bluetooth oder Flash wird das Programm anschliessend auf den Roboter übertragen.

Arbeitsmethoden

Die konkrete Umsetzung im Unterricht lässt sich vielfältig gestalten. Eine Mischung aus geführten Lerneinheiten mit klarem Ablauf und Zielvorgaben einerseits und explorativen, offenen Sequenzen anderseits ist für ein spannendes und erfolgreiches Arbeiten mit dem Ozobot sinnvoll. Von Vorteil ist es, wenn die Lehrperson gewissen Grundkenntnisse im Umgang mit dem Programmieren des Ozobots mitbringt.

Zudem empfiehlt sich das Arbeiten in Kleingruppen (nicht mehr als drei Kinder). So trainieren die Lernenden auch Aspekte der Zusammenarbeit. Im Zentrum des Unterrichts steht dabei vor allem das Ausprobieren, Vorzeigen und Nachmachen.

Verlauf und Lehrplanbezug

Organisation

Je nach Schwerpunkt sind unterschiedliche Materialien nötig. Für das Arbeiten mit den Farbcodes braucht es neben den Robotern nur Filzstifte und Papier. Aus den entsprechenden Lehrmitteln können zusätzlich auch Kopiervorlagen ausgedruckt und den Lernenden zur Verfügung gestellt werden.

Fürs freie Coden mittels Ozoblockly benötigt man idealerweise pro Kleingruppe/Roboter entweder ein Tablet oder einen Computer, idealerweise mit Bluetooth-Verbindung.

Der Zeitaufwand kann je nach Vertiefungsabsichten individuell gewählt werden. Um den Lernenden gewisse Grundkenntnisse zu vermitteln und sie praktische Erfahrungen sammeln zu lassen, ist ein Zeitaufwand von mindestens 5 Lektionen sinnvoll.

Verlauf

Das Arbeiten mit dem Ozobots erfüllt die Erwerbung der Kompetenzen, die im Lehrplan unter MI.2 Informatik beschrieben sind. Dabei geht es darum, dass die Lernenden einfache Problemstellungen analysieren und mögliche Lösungsverfahren in Programmen umsetzen können. Dass dies nicht das einzige Ziel des Unterrichts mit dem Ozobot ist, liegt auf der Hand. Welche Fähigkeiten und Fertigkeiten ebenfalls geschult werden, wird in einem Artikel von bildung.digital eingehend beschrieben.

Dabei schafft die vertiefte Auseinandersetzung mit dem Programmieren von Robotern nicht nur ein grundlegendes Verständnis für die Arbeitsweise und Befehlsstruktur von Robotern, sondern fördert und stärkt auch die räumliche Orientierung und das logische Denken. Dies geschieht idealerweise im Miteinander, was auch kooperative Lerneffekte hat.

* Die didaktischen Phasen basieren auf dem Modell kompetenzfördernder Aufgabensets nach Kalcsics & Wilhelm, 2017.

Beurteilung

Die Beurteilung erfolgt beim Programmieren eines Roboters jeweils unmittelbar. Gelingt es einem Lernenden, dass der Roboter das geplante Programm erfolgreich absolviert, ist das Resultat positiv. Vom ursprünglich geplanten Programm abweichende Bewegungsabläufe führen dazu, dass genau analysiert werden kann, wo ein Fehler passiert ist.

Beurteilungen können so auf vielfältige Art und Weise erhoben werden. Von einfachen Aufgabenstellungen bis hin zum Dokumentieren und Bewerten von Lernprozessen zum Beispiel mittels Lernjournalen ist vieles möglich.  

Die Lernspuren werden von den Lernenden laufend dokumentiert. Die Lernenden berichten einander in regelmässigen Abständen, was sie bereits herausgefunden haben und welche Schlüsse sie daraus ziehen. So erhält die Lehrperson Gelegenheit, den individuellen Lernprozess einzuschätzen und zu unterstützen (formative Beurteilung).  

-> Beurteilung kann auch spezifisch für jeden thematischen Schwerpunkt formuliert werden

Lehrplanbezug

Kompetenzen: MI.2 Informatik

Gut zu wissen

Technik

• Das Koppeln des Ozobots via Bluetooth ist nicht mit allen Browsern möglich. Wir empfehlen die Browser "Google Chrome" und "Edge" zu verwenden. Damit lassen sich die Befehle neben dem Lichtcode (Flashing) auch via Bluetooth übertragen. Übertragungsprobleme mit dem Lichtcode lassen sich durch das Übertragen der Befehle via Bluetooth beheben.
• Die Batterielaufzeit beträgt ca. eine Stunde. Das Aufladen ca. eine halbe Stunde. Allenfalls kann es Sinn machen Ersatzroboter zu Verfügung zu haben, falls bei ein Gerat der Akku entladen ist.
• Wenn der Roboter nicht so funktioniert wie geplant, ist sowohl für die SuS, wie auch für die Lehrperson oft nicht sofort erkennbar woran der oder die Fehler liegen (vor allem beim Programmieren mit Ozoblockly). Dies kann etwas den Spass nehmen resp. teilweise auch Frust auslösen. Eine erste Anlaufstelle bei technischen Problemen könnte das englischsprachige FAQ von Ozobot sein. Gerne können Fragen, Probleme, Anregungen oder auch Ergänzungen über den Chatbot eingegeben (siehe unten rechts auf dieser Webseite) oder aber mit den hilfsbereiten Mitarbeitenden des maker corners besprochen werden.
• Das Codieren mittels Filzstifte erfordert eine gewisse Präzision beim Zeichnen und gut beleuchtete Räume. Den Roboter auf selbst gezeichneten Wegen fahren zu lassen erfordert mehr Geduld, da die Fehleranfälligkeit grösser ist.

Methodik/Didaktik

• Aufgrund der Fülle von Auftragsmöglichkeiten ist es sinnvoll, wenn man sich über die Unterrichtziele im Vorherein klar ist (Was sollen die SuS am Ende gelernt haben? Mit welchen Aufgaben erreiche ich die Ziele?)
• Es macht Sinn, den Unterricht so zu strukturieren, dass sowohl Sequenzen des Ausprobierens und Experimentierens, wie auch das Sequenzen von konkreten Aufgaben Platz haben.

Allgemein

• Sollte im Unterricht vor allem mit Arbeitsblättern gearbeitet werden, kann das Drucken resp. Kopieren der Farbkopien kostenintensiv werden. Oft ist es nicht nötig alles für alle S*S auszudrucken.
• Es ist sinnvoll, sich über eine längere Zeit wiederholt mit dem gleichen Roboter auseinanderzusetzen und ihn regelmässig im Unterricht einzusetzen. So steigt einerseits das (technische) Verständnis bei den S*S aber auch bei der Lehrperson. Andererseits können misslungene Unterrichtssequenzen im weiteren Verlauf weggelassen resp. gelungene ausgebaut werden. So steigt der Spass, die Motivation und die Kompetenzen aller, was sich positiv auf die Unterrichtsqualität auswirkt.

Quellen

Titelbild: Ozobots im Einsatz: CC-BY-SA Livio Wasserfallen