Materialien zur ILF-Tagung zum Einsatz von Robotik und Modellierung im Informatikunterricht

Das Schulfach Informatik wird in Rheinland-Pfalz generell als Grundfach (GF) und an einigen Schulen auch als Leistungsfach (LF) angeboten. Die Wahl des LF bedingt die erfolgreichen Teilnahme an einem 2-jährigen Wahlfach (WF) Informatik in den Klassen 9 und 10.

Die zugehörigen Lehrplanentwürfe werden kurz vorgestellt. In der Abschlußdiskussion sollen Möglichkeiten erörtert werden, die Tagungsinhalte lehrplankonform im Unterricht zu erproben.

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In einem ersten Teil werden Grundbegriffe der KI und deren historische Entwicklung aufgezeigt. Eine kurze Geschichte der Robotik führt bis Rodney Brooks autonomen, „intelligenten“ Robotern. Die Reduktion der Begrifflichkeit der starken KI auf die realistischen Anforderungen der modernen Robotik brachte die „Computational Intelligence“ als Entwicklungsmethode komplexer Systeme hervor , die „intelligenten Agenten“ als Denkschema für Softwaresysteme, „Artificial Life“ als Weg der Erkenntnisgewinnung aus der Organisation natürlicher Organismen und „Embodiment“ und „Enaction“ als Forderung nach Wahrnehmungsfähigkeit und Einwirkungsmöglichkeit bezüglich der umgebenden Welt.
Zum Schluss soll der Versuch erfolgen, die zukünftigen Wege und potentiellen Techniken der Robotik aufzuzeigen.

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Bei der Durchführung eines Robotikprojektes und den vielen Detailschwierigkeiten die in der Hardware stecken dürfen, hilft eine gründliche Modellierung der Steuerungssoftware dabei das Projekt zum Erfolg zu führen. In diesem Vortrag stelle ich die Modellierungssprache UML im Kontext eines Robotikprojektes vor. Im ersten Teil wird eine einfache Fahrstuhlsteuerung erarbeitet. Diese wird an einer textbasierten und einer grafischen Oberfläche demonstriert. Aufgrund der gewählten Softwarearchitektur können diese Oberflächen leicht durch die Steuerungssoftware für ein FischerTechnik-Modell ersetzt werden, ohne dass die Möglichkeit verloren geht, alle Schülerinnen und Schüler mitarbeiten zu lassen, selbst wenn nicht ausreichend Schnittstellen vorhanden sind.

Im zweiten Teil wird diese erste Lösung in zwei Richtungen erweitert. Ergänzen wir den ersten Fahrstuhl um einen zweiten entstehen interessante Programmier- und Modellierungsprobleme für die Steuerung, die wiederum mit UML bearbeitet werden. Erweitern wir den Fahrstuhl um weitere Freiheitsgrade (in x- und z-Richtung) erhalten wir mit einem Hochregalroboter ein spannendes neues Steuerungsproblem, welches wieder einer adäquaten Modellierung bedarf.

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RoboCupJunior ist eine weltweite, projektorientierte Bildungsinitiative, die regionale, nationale und internationale Roboter-Veranstaltungen für junge Menschen fördert. Das Ziel besteht darin, Kindern und Jugendlichen Roboter
und ihre Anwendung vorzustellen. Prof. Burkhard berichtet von den Initiativen des RoboCup und dem bisherigen Verlauf des RoboCupJunior.

Bei RoboCupJunior bestehen die einzelnen Teams aus mehreren Teilnehmern, die bei der Konstruktion und Programmierung der Roboter eng zusammenarbeiten. Die Kinder und Heranwachsenden erwerben durch ihre Aktivitäten bei RoboCupJunior nicht nur technische Fertigkeiten sondern auch soziale Fähigkeiten.

Wie macht man mit, wie geht man am besten vor, wenn man eine Projektgruppe Robotik ins Leben ruft und eventuell bei der RoboCup WM mit dabei sein will?

Der Workshop soll hierfür als Orientierung dienen. Es wird gelötet, gebaut
und programmiert; nebenher unterhält man sich über die Vor- und Nachteile der in Frage kommenden Systeme. Am Ende des Workshops sollen die gebauten und programmierten Roboter eine kleine Aufgabe lösen.

Vorab-Informationen zum RoboCupJunior findet man auf www.robocupjunior.de.

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