Das Abenteuer der Bienen Roboter

Ein Beitrag von Studierenden der Europa-Universität Flensburg

In diesem Beitrag werdet ihr über einen beispielhaften Unterricht mit einem einfachen Roboter informiert, der die Kinder sehr wahrscheinllich beigeistern wird. Konkret geht es um das Kennenlernen eines Roboters, der in Gestalt einer Biene auftritt und mit dem sich die Kinder im Rahmen einer Stationsarbeit in Zweiergruppen auseinandersetzen. In dieser Phase können sie unterschiedliche Kompetenzen erlangen, z. B. das Erlernen einer Fehlerkultur im Zusammenhang mit der Bedienung des Roboters, den direkten Bezug zwischen der Bedienung und den entsprechenden Bewegungen des Bee Bots sowie die Abläufe, die Arbeitsweise und die Sinnhaftigkeit einer Zweierarbeit.

Robotics / Coding

Für uns steht das Kennenlernen des Bienen Roboters (Bee Bot) durch die Schüler:innen im Vordergrund. Der Bienenroboter funktioniert in Form verschiedener Befehle, die von den Kindern mittels der Tasten auf dem Rücken der Biene betätigt werden können. Insbesondere die Pfeiltasten (vorne, zurück, rechts und links) sind von hoher Bedeutung, da sich der Bee Bot in abschließender Kombination mit der grünen Taste in der Mitte in die entsprechende Richtung fortbewegt, wobei der Bee Bot bis zu 40 Befehlskombinationen in einem Zug vollenden kann (vgl. Rumohr, Schulz o.D.). Die Länge für eine Vor- und Rückwärtsbewegung (nach rechts und links dreht er sich nur, ohne einen gesamten Schritt zu gehen) beträgt etwa 15 cm, dementsprechend die Länge einer Holzplatte (s.u.). Die beiden übrigen Tasten am unteren Rücken der Biene erbringen die Lösch- und Pausenfunktion, womit die gewählte Tastenkombination gelöscht wird oder der Bee Bot im Zuge einer Befehlskombination eine Pause einlegt. In gleicher Funktionsweise folgt der zweite Roboter in Form einer Maus, der sich vom Bee Bot neben der optischen Gestaltung lediglich in einer leicht größeren Rechts- und Linksdrehung unterscheidet. Dieser kleine Umstand ist wichtig für die Projektplanung. Das genaue Planen und die korrekte Programmierung des Bee Bots sind als erstes relevantes Teilziel zu betrachten. Zusätzlich bilden die Haptik, das Design und die technischen Fähigkeiten des Bee Bots auch für jüngere Schüler:innen die Möglichkeit, sich der Thematik vertraut zu machen und mitzuwirken (vgl. Rumohr, Schulz o. D.). Ein weiteres Teilziel stellt den Aufbau bzw. die Erweiterung einer individuellen Fehlerkultur dar, die aufgrund des ersten Kontakts mit den Bee Bots völlig natürlich ist und auch darauf abzielt. Diese Fähigkeiten zu erlernen ist Teil der Medienkompetenz sowie der Teilkompetenz „Problemlösen und Handeln“ (vgl. Fachanforderungen Medienkompetenz SH). Außerdem lernen die Kinder in der Konstellation einer Partnerarbeit die Vorteile und die nötigen Verhaltensweisen dieser kennen. Das beinhaltet das gemeinsame Denken und die gegenseitige Unterstützung sowie die Rücksichtnahme auf den Partner bzw. die Partnerin. Auch dieses Teilziel ist Bestand der Fachanforderungen des Landes Schleswig-Holstein unter dem Punkt „Kommunizieren und kooperieren“ (vgl. ebd.).

Diklusion

In unserer Unterrichtsvorbereitung haben wir darauf geachtet, eine digitale und inklusive (sprich diklusive) Lernumgebung in der Breite, aber auch gezielt aufzubauen. Hierbei haben die Schüler:innen die Möglichkeit, viele verschiedene Teilziele zu erreichen. Die auditiven Elemente jeder Station im Sinne der Multimodalität dienen der Unterstützung und stellen klar, dass es zwischen digitalen und inklusiven Ansprüchen keinen Widerspruch gibt (vgl. Böttinger, Schulz 2021). Die Kinder erlernen hiermit den Umgang mit diklusiven Lernelementen mittels einer parallelen Informationsverarbeitung. In diesem Zusammenhang wird aufgrund der Vielfalt der auditiven Unterstützung ebenfalls eine Bee Bot App verwendet, die ein individuelle Leistungsniveau am gleichen digitalen Endgerät und zusätzlich visuelle Elemente der Unterstützung bietet. Die vielfältigen Darstellungsformen innerhalb dieser Stationsarbeit fassen sich unter dem Aspekt der Adaptivität zusammen.

Aufbau des Projektes

Lernumgebung

Durch die vorbereiteten E-Books, die als Stationskarten dienen, ist eine diklusive Lernumgebung geschaffen. Die Schüler:innen können nach der gemeinsamen Einführung bei Fragen selbstständig an den jeweiligen Stationen auf dem Tablet nachschauen, was ihre Aufgaben sind. Außerdem sind die E-Books mit Audiodateien ausgestattet, die auch den Lernenden mit Leseschwierigkeiten die Möglichkeit zur selbstständigen Nutzung der Hilfen bietet.

Durchführung

Vorbereitung: Alle Stationen sollten bereits vor Stundenbeginn aufgebaut und vorbereitet sein.
Einführung: Am Anfang sollte es die Möglichkeit geben, den Bee Bot untersuchen zu können. Auf diese Weise können sich alle Lernenden mit einer ähnlichen Ausgangslage in die Stationsarbeit begeben. Es empfiehlt sich, vor der Stationsarbeit mit der aktivierenden Vorübung für das Programmieren zu starten, da die Kinder mit dem Thema in Berührung kommen und es sich verinnerlichen können. Dabei sollen die Kinder mit einem Partner oder einer Partnerin jeweils der anderen Person fünf Kommandos geben, die daraufhin ausgeführt werden sollen. Nach der korrekten Absolvierung werden die Rollen getauscht (s. Video). Eine Person ist der Bee Bot und die andere der Programmierer oder die Programmiererin.

Formulierung der Ziele: Die Lernenden sollen die ersten Erfahrungen im Thema Programmieren / Coding sammeln. Dazu sollen die Problemlösefähigkeiten verbessert werden. Zusätzlich werden die kooperativen Kompetenzen gefördert.

Funktionsweise des Bee-Bots: Die Bewegungsoptionen des Bee-Bots lassen sich durch vier Richtungspfeile programmieren. Es gibt jeweils für das gerade vor- und zurückbewegen einen Knopf, sowie für die Seiten. Generell bewegt sich der Roboter immer sichtbar Schritt für Schritt. Das heißt der Bee Bot pausiert nach jeder Bewegung einen klitzekleinen Moment. Die Knöpfe für rechts und links führen lediglich eine Rotation auf der Stelle aus. Damit wird also kein Raumgewinn ausgeführt. Diese Drehung sind pro Knopfdruck 90 Grad. Die gefahrene Distanz bei den Vor- und Zurückknöpfen beträgt immer dieselbe Distanz von ziemlich genau 15 cm. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Löschtaste. Wird diese nicht gedrückt vor dem Korrigieren der Programmierung, dann summieren dich die Kommandos. Also werden erst die zuerst gewählten Bewegungen ausgeführt und direkt anschließend die neuen. Deshalb muss vor der Berichtigung die vorherige Eingabe gelöscht werden.

Stationsarbeit (s. Bilder unten): Es gibt fünf Stationen mit fünf verschiedenen Orten als Rahmenhandlung. Dennoch beschreibt eine Station immer einen Weg zwischen den Orten. Dies liegt daran, dass die Kinder die Biene auf ihrem Weg begleiten und helfen den Weg zu finden. Die Kinder sollten vor Beginn der Stationsarbeit eine „Stempelkarte“ bekommen und ihren Namen darauf schreiben. Mit Hilfe dieser Karte wissen die Lernenden, welche Stationen sie schon abgearbeitet haben und welche noch erledigt werden muss. Nach der Absolvierung der jeweiligen Aufgaben können die Kinder einen Stempel pro Station bei der Lehrkraft abholen.
Bei der ersten Station soll ein vorher, mit 15 cm x 15 cm große Holzplatten, ausgelegter Weg mit der Biene überwunden werden. Dabei kann man Regeln festlegen, wie z.B. dass die Biene die Platten nicht verlassen darf, der Weg muss in einer Programmierung geschafft werden, der Weg darf Stück für Stück absolviert werden, usw.
Die zweite Station fordert eine andere Art von Aufgabe. Dabei soll der Abstand von einem Startpunkt zu drei Blumen mit Hilfe des Bee Bots ermittelt werden. Hierbei haben wir den Abstand von fünf Vorwärts-Kommandos des Roboters und einmal von sechs ausgewählt. Der Abstand kann natürlich variiert werden.
Bei der dritten Station soll die Biene durch ein Labyrinth herausfinden und benötigt dabei Hilfe. Auch hier lässt sich natürlich auch ein anderes Labyrinth wählen, dabei muss darauf geachtet werden, dass im richtigen Maßstab gezeichnet wird, wieder mit 15 cm x 15 cm großen Quadraten.
Die vierte Station zeigt den Lernern eine andere Variante mit dem gleichen System. Denn es gibt eine App zu dem Bee-Bot® von ®TTS Group Limited. In dieser App haben wir sechs Level ausgesucht. Hierbei müssen die Kinder das neu Gelernte direkt auf eine neue Art und Weise anwenden und an die neue Aufgabe anpassen. Die App zeigt eine „Draufsicht“ und die Problematik liegt darin, dass es nicht möglich ist, sich mit der Maus auszurichten, um Richtungswechsel nicht zu verwechseln.
Die Fünfte Station ermöglicht es, den Schüler:innen ihren Klassenmitgliedern einen Weg zu legen, denn die nächste Gruppe oder das nächste Paar lösen muss. Bei dieser Station wird mit einem Mausroboter gearbeitet, dieser wird bei den Materialien erläutert (s. unten). Alle Stationskarten beinhalten auch eine weitere Aufgabe für die schneller arbeiten Lernenden. Wir haben diese Ausarbeitung mit Gruppen von ca. acht bis zehn Schüler:innen durchgeführt. Bei mehr Schüler:innen werden größere Arbeitsgruppen und / oder mehr Stationen benötigt.

Selbstreflexion: Zum Schluss haben wir die Kinder mit drei Fragen zur Selbstreflexion angeregt. Auf diese Weise können Lehrende und Lernende auch auf der Metaebene miteinander interagieren. Außerdem ist damit die Möglichkeit verbunden, mit genügend Zeit die Phase der Durchführung zu besprechen.

Wie lief die Partnerarbeit?

Welche war deine Lieblingsstation?

Was hast du Neues dazu gelernt?

Tools

Die E-Books wurden mit der nützliche App „Book Creator“ vorbereitet. Dies ist eine App, die es ermöglicht Audiodateien und Videos in eine Datei einzubetten. Damit biete die App die Möglichkeit Unterrichtsmaterial einfach inklusiver zu gestalten. Dabei ist zu bedenken, dass die Tablets die E-Books oder auch so genannten „ePub-Dateien“ entsprechend ausführen können. Bei iPads gibt es die Möglichkeit, die Dateien direkt in der zumeist vorinstallierten App „Bücher“ zu nutzen.
Hier verlinken wir noch ein Video, das wir gefunden haben, das die Grundlagen vom „Book Creator“ schnell und einfach aufzeigt.

Material

Bee-Bot® sind Bienen Lernroboter von der Firma „tts“, diese verfügen über vier Richtungskommandos und einer Pause-Taste, eine Start- und einer Lösch-Taste. Der Bee-Bot soll sich bis zu 200 Schritte merken können.
Code & Go® Roboter-Maus ähnelt dem Bienen Roboter sehr, ist aber von einer anderen Marke namens Learning Resources®. In deren Paket sind zusätzlich zum Roboter noch Platten, Tunnel und kleine Wände.
Holzplatten, die vorher im Baumarkt auf 15cm x 15 cm zu geschnitten wurden, dienten als Baumaterial für lösbare neue Routen.
Tablets / ipads sind ebenfalls notwendige Medien. Mit einem iPad pro Station sollten es ausreichend sein, am besten wären noch ein oder zwei iPads mehr, damit die schnelleren Lernenden nicht ohne Aufgabe da stehen. Ebenfalls sollte beachtet werden, dass die Apps benötigt werden. Dementsprechend müsste die App Bücher oder sogar Book Creator installiert haben. Ein weiterer Aspekt ist, bereits vorher die Dateien auf die jeweiligen Geräte zu teilen, damit diese auch aufzurufen sind.

Materialliste

Unsere Erfahrungen/ Reflexion

Für die Durchführung ist es zunächst wichtig, im Vorfeld ausreichend Zeit für den Aufbau einzuplanen und sich mit der Teamlehrkraft erfolgreich abzusprechen. Genau das ist bedeutsam, um sich während der gesamten Durchführung regelmäßig und gegenseitig unterstützen und ergänzen zu können. Eine wichtige Orientierung und Strukturhilfe bietet ein Planungsraster, das beide zusammen erstellen. Damit verbunden ist die nötige Flexibilität, da sich jede Unterrichtseinheit in der theoretischen Vorbereitung von der tatsächlichen Praxis unterscheidet. Das liegt zum Beispiel bei der Lösung interner Konflikte innerhalb einer Lerngruppe oder bei der fehlenden Motivation einiger Schüler:innnen vor. Das kalkulierte Zeitmanagement ist auch in dieser Unterrichtseinheit ein bedeutsamer Bestandteil, das von der Zeitplanung in der Vorbereitung abweichen kann. Im Zweifel sollte man mehr Zeit für jede Phase des Unterrichts einplanen. Eine weitere Tatsache in der Perspektive der Inklusion ist die Heterogenität innerhalb der Lerngruppe. Dementsprechend ist es wichtig, angepasstes Zusatzmaterial für jede Station bereitzustellen. Auf diese Weise kann die Station einen höheren und niedrigeren Schwierigkeitsgrad erhalten, was jederzeit in die Rahmenhandlung eingebettet werden kann. Für die Bildung der Partnergruppen kann es hilfreich sein, sie leistungsheterogen einzuteilen, wenn eine längere Kennenlernzeit möglich war. Da wir im Vorfeld keine Erfahrungen mit den Kindern gemacht haben, überließen wir ihnen die Einteilung selbst.

Tipps

Ein grundsätzlicher Tipp besteht darin, für die Kinder jederzeit ein/e Ansprechpartner/in zu sein und sie für diese Thematik begeistern und motivieren zu können. Wenn das gelingt, ist eine erfolgreiche Grundlage für eine vertrauensvolle Unterrichtsdurchführung geschaffen.

Literatur

Böttinger, Traugott; Schulz, Lea: Universal Design for Learning diklusiv. O. O. 2021. Verfügbar unter: http://diklusion.com/diklusion-in-der-schule/udl-diklusiv/. (letzter Zugriff: 28.01.2024)

Hoch, Michael: Anleitung Book Creator for iPad. O. O., o. D.

Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur des Landes Schleswig-Holstein: Ergänzung zu den Fachanforderungen Medienkompetenz – Lernen mit digitalen Medien. Kiel 2018. Verfügbar unter: https://fachportal.lernnetz.de/files/Fachanforderungen%20und%20Leitf%C3%A4den/Sek.%20I_II/Fachanforderungen/Erg%C3%A4nzung_zu_den_Fachanforderungen__Medienkompetenz_-_Lernen_mit_digitalen_Medien.pdf (letzter Zugriff: 28.01.2024)

Rumohr, Tobias; Schulz, Lea: Bee Bot. O. O.; o. D.

Schulz, Lea: Vortrag: Chancen digitaler Medien: Das Ebenenmodell. O. O.; o. D.

Redaktionelle Überarbeitung durch Dr. Lea Schulz.