Robotik

„Robotik“ – das klingt nach einer Spielwiese für High-Tech Spezialisten. In der Tat findet man Robotik-AGs oft als Angebot für eine Auswahl besonders befähigter Schüler. Nicht so am DHG. Hier orientiert sich das NWT-Modul Robotik am Grundsatz „die Breite fördern“ (vgl. unsere Leitsätze für den Physikunterricht).

Unser Alltag ist ohne von Mikrokontrollern gesteuerte Maschinen nicht mehr denkbar, und somit ist der Anspruch, die Grundideen solcher Maschinen zu kennen, durchaus für jedermann berechtigt. Und mancher Schüler und manche Schülerin hat hier entdeckt, dass etwas, was er oder sie sich nie zugetraut hätte, sogar Spaß macht.

Lernziele

• Die Schüler „begreifen“ (im fast wörtlichen Sinne) die Bedeutung des Dualsystems für die Digitalelektronik und können damit umgehen.
• Die Schüler kennen die wichtigsten Elemente von Algorithmen und können diese als C-Programme so schreiben, dass der Roboter tut, was sie von ihm verlangen.
• Die Schüler verstehen das grundlegende Konzept mikroprozessorgesteuerter Maschinen und realisieren es an einfachen Beispielen.
• Die Schüler bauen einfache elektronische Schaltungen (Sensoren und Aktoren), die den Roboter in seinen Fähigkeiten erweitern und programmieren diese.
• Die Schüler dokumentieren das Gelernte in angemessener Form.

Materialien

Zur Verfügung stehen insgesamt zehn RP6-Roboter der Firma Arexx . Diese sind einfach aufgebaut alles liegt offen da, wie bei einem Auto ohne Karosserie. Wenn man von „IO-Pins“, von LDRs, Infrarotsensoren u.s.w. redet, so liegt direkt vor Augen, was damit gemeint ist. Die Hauptplatine lädt geradezu dazu ein, sie durch eigene Lötarbeiten zu erweitern.

Programmiert werden die Roboter in der Programmiersprache „C“, eine auch in der freien Wildbahn häufig für die hardwarenahe Programmierung eingesetzte Programmiersprache.

Der RP6-Roboter bietet eine hervorragende Lernumgebung, in der der Schüler je nach Fähigkeit und Interesse beliebig tief in die Materie einsteigen kann, aber nicht muss, um Erfolg zu haben. Die offene Bauweise und die praxisnahe Programmierung sind denn auch die Gründe, aus denen wir uns für diese Roboter entschieden haben.

Arbeitsform

Die Schüler arbeiten paarweise mit einem Laptop und einem RP6-Roboter. Ein vollständiger Lehrgang führt die Schüler gezielt schrittweise erst in die Programmierung des bestehenden Systems und dann in die Möglichkeiten der Erweiterung mit eigenen (Transistor-)Schaltungen ein.

Frontalunterricht findet nur sporadisch statt, wenn alle vor dem gleichen Problem stehen. Die Eigenarbeit steht im Vordergrund und lässt ganz unterschiedliche Arbeitstempi und Arbeitsschwerpunkte zu. Der Lehrer berät individuell.

Leistungskontrollen

Neben der zielgerichteten selbstständigen Arbeit im Unterricht wird von den Schülern erwartet, dass sie in häuslicher Arbeit eine schriftliche Dokumentation anfertigen, ihre praktisch- technischen Konstruktionen und Programmiertätigkeiten in einem Schlussprojekt dem jeweils nächsten Kurs vorführen und eine Klassenarbeit schreiben, in der die häuslich erarbeiteten theoretischen Grundlagen abgefragt werden.