Get Ready... wir stellen gerade eine Projektseite für Robotik an Schulen auf die Beine!

Kontakt:
hwmeurer@hdg-schule.de / c.zimbelmann@hdg-schule.de

FAQ

Ich habe gehört, ihr macht da was mit echten Robotern. Was ist euer Ziel? 

Wir arbeiten mit einem strukturierten Programm, das an unterschiedlichen Schulen gelingen kann und Schülerinnen und Schüler auf ihre Zukunft in einer zunehmend vernetzten Umwelt vorbereiten soll. Der Umgang mit „echten“ Robotern sowie die Vernetzung verschiedener Robotik-Systeme stehen am Ende eines Spiralcurriculums, durch das die Schülerinnen und Schüler Fähigkeiten im Konstruieren, Programmieren und Problemlösen erwerben.

Wie sieht dieses Spiralcurriculum aus? 

Der Kurs wird durch vier aufeinander aufbauende Blöcke strukturiert. Zunächst beginnen wir mit Scratch, einer visuellen Programmiersprache, die am MIT* Media Lab entwickelt wurde. Nachdem die Schülerinnen und Schüler mit den Grundprinzipien von Programmierung in spielerischer Form vertraut gemacht werden, lernen sie Calliope, einen externen Mikrocontroller, anzusteuern. Dies geschieht mit NEPO/Open Roberta, einer Programmiersprache des Fraunhofer Instituts. Später erwachen dann Lego Mindstorms-Roboter mit der gleichen Programmiersprache zum Leben. Der Kreativität sind durch die häufig vertraute Lego-Umgebung keine Grenzen gesetzt. Schließlich nutzen die Schülerinnen und Schüler ihre gesammelten Kenntnisse und Kompetenzen aus den verschiedenen Bereichen, um die Steuerung und Programmierung von richtigen Industrierobotern zu erlernen – hier den Motoman GP 8 von YASKAWA.
*Massachusetts Institute of Technology

Die Schülerinnen und Schüler durchschreiten im Rahmen dieses Spiralcurriculums immer wieder einen Kreativen Lernzirkel.

Abschlussprojekt des zweijährigen Kurses ist, eine Mini-Fabrik zu konstruieren und zu programmieren, in der Calliope, Lego Mindstorms und YASKAWA-Roboter miteinander interagieren.

Wie ist der Unterricht gestaltet? 

Die Schülerinnen und Schüler lernen spielerisch, experimentell und projektbezogen. Dabei machen sie Fehler, denn Fehler gehören zum Lernen und sind gewollt. Fehler führen ohne den erhobenen Zeigefinger des Lehrers zwingend zu der Einsicht, dass man die Konstruktion oder die Programmierung verbessern muss. Sieht der Lehrer, dass ein Lernender eine fehlerhafte Programmierung vorgenommen hat, wird er diese nicht direkt ansprechen oder korrigieren. Vergisst eine Schülerin oder ein Schüler z.B. eine Stopp-Funktion einzubauen und muss dann dem Roboter hinterherlaufen, spricht diese Erfahrung für sich …
Dominantes Prinzip des Unterrichts ist das freie, selbst gesteuerte Lernen anhand von Motivation, Versuch und Irrtum einerseits, anhand von digitalen Lehrbüchern und unterstützenden Lehrerinnen und Lehrern andererseits.

Lässt sich das nicht auch im normalen (Technik-/IT-)Unterricht machen? 

Robotik ist eine eigene Welt und nicht beiläufig im Kontext eines anderen Faches zu erlernen. Wir benötigen Zeit – mindestens 3 Wochenstunden -! Deshalb kommen die Schülerinnen und Schüler neben dem regulären wöchentlichen Unterricht (2 Stunden) einmal im Quartal samstags für sieben Zeitstunden in die Schule und haben so Zeit genug, auch komplexere und zeitaufwändigere Experimente oder Aufgabenstellungen zu bewältigen.

Woher kommen die Stundendeputate für hdg robotics 4.0?

hdg robotics 4.0 sollte mindestens mit 3, besser mit 4 Wochenstunden unterrichtet werden. Stundendeputate können z.B. aus dem Topf der AG-Stunden oder WP-Stunden bereitgestellt werden – letzteres erscheint legitim, wenn man die Robotik-Stunden dem Fach Arbeitslehre/Technik zuordnet. Zu hoffen bleibt, dass Schulen, die hdg robotics 4.0 anbieten, auch Sonderdeputate von der Unteren oder Oberen Schulaufsicht zur Verfügung gestellt werden.

Was wird für den Unterricht in hdg robotics 4.0 benötigt?

• Zwei in hdg robotics 4.0 ausgebildete Lehrer
• 9, besser 16, Laptops (Empfehlung: Lenovo Thinkpad, refurbished)
• 9, besser 16, Calliopes
• 8 Basis Sets Lego Mindstorms
• 1 YASKAWA Motoman GP 8 und/oder YASKAWA MotoMini (gekauft oder geleased)
• Gruppenlizenz für YASKAWA MotoSim
• Lizenz für Digitales Lehrbuch YASKAWA GP 8
• Lizenz für Digitales Lehrbuch YASKAWA MotoSim
• Handreichungen für die Einrichtung von hdg robotics 4.0
• Klassenraum mit Active Board und leistungsfähigem WLAN

Wo können sich interessierte Lehrerinnen und Lehrer qualifizieren?

Grundlagen in Scratch, Calliope/NEPO und Lego Mindstorms/NEPO können kostenlos online im Selbststudium erworben werden. Das Fraunhofer IAIS bietet kostenpflichtig Präsenzkurse in Calliope/NEPO und Lego Mindstorms/NEPO an.
Die Ausbildung in YASKAWA-Programmierung (Industriestandard) findet kostenpflichtig in der YASKAWA Academy in Eschborn statt. Die Ausbildung zum Unterrichten in hdg robotics 4.0 findet kostenpflichtig bei praxiserfahrenen Lehrern in Wachtberg statt.

Gibt es für hdg robotics 4.0 Tutorials oder Lehrbücher?

Für die YASKAWA-Programmierung und für den Umgang mit dem Simulationsprogramm MotoSim gibt es Digitale Lehrbücher, die speziell für den Einsatz im schulischen Umfeld entwickelt wurden.

Wie können die notwendigen Anschaffungen und Ausbildungen finanziert werden?

Die Kosten für die Ausbildung von Lehrerinnen und Lehrern und die notwendigen Anschaffungen können ganz oder teilweise von verschiedenen „Töpfen“ übernommen werden: Aus dem Fortbildungsetat der Schule, dem Anschaffungsetat der Schule, aus Mitteln des Digitalpakts, aus Mitteln des Schulträgers oder des Fördervereins der Schule. Fördermöglichkeiten gibt es auch über die zdi-Initiative. Denkbar ist auch, dass mehrere Schulen ein gemeinschaftlich genutztes „Robotik-Labor“ einrichten.

Hat hdg robotics 4.0 auch Auswirkungen auf andere Fächer?

Angesichts der Vielfalt aller Schulfächer kann das hdg robotics 4.0 nicht ohne Weiteres an jedes Schulfach andocken und Bezüge und Interaktionen herstellen, um diese in die digitale Zukunft hineinzubewegen. Aber der Medienkompetenzrahmen NRW gibt die Richtung vor, und verpflichtet jedes Fach, sich an den neuen Herausforderungen auszurichten. Hierbei kann das “Fach” Robotik jedoch Vorreiter, treibende Kraft und Ankerpunkt sein, denn viele Aspekte und Inhalte traditioneller Schulfächer werden in Robotik aufgegriffen – z.B. aus Mathematik, Physik, Biologie und Technik.

Werden wir nicht ohnehin schon von der Digitalisierung überrollt und verdrängen immer mehr Roboter nicht immer mehr Menschen von ihren Arbeitsplätzen?

Neben dem professionellen Umgang mit Computern und dem Konstruieren und Programmieren von Robotern werden in hdg robotics 4.0 die Schülerinnen und Schüler konsequent dazu angehalten, über die Chancen und Risiken der fortschreitenden Digitalisierung nachzudenken, sich mit diesen Themen auseinanderzusetzen, eigene Haltungen zu entwickeln und in Kurzvorträgen ihr anhand von Internetrecherche und Fachartikeln erworbenes  “Expertenwissen” den anderen Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmern weiterzugeben.

Die Kursteilnehmerinnen und Kursteilnehmer können die Lücke zwischen euphorischer Fortschrittsgläubigkeit und Angst vor der digitalisierten Zukunft füllen .

Wofür steht hdg?

„hdg“ steht für Hans-Dietrich-Genscher-Schule, eine profilierte Hauptschule in Wachtberg-Berkum. Diese Hauptschule mit etwa 340 Schülerinnen und Schülern ist die einzige weiterführende Schule in der Gemeinde Wachtberg. Wachtberg ist eine Flächengemeinde mit etwa 20.000 Einwohnern und grenzt unmittelbar an den Bonner Süden.

Wer ist YASKAWA Europe

YASKAWA, gegründet 1915, ist der zweitgrößte Hersteller von Industrierobotern weltweit.
Die Konzernzentrale ist in Japan, in Eschborn bei Frankfurt ist der Sitz der YASKAWA Academy und die Zentrale für Europa, Afrika und Mittlerer Osten (EMEA).
Seit April 2019 produziert YASKAWA auch in Europa: in Kocevje, Slowenien.
YASKAWA kooperiert seit Anfang 2018 mit der Hans-Dietrich-Genscher-Schule in Wachtberg und unterstützt die Bildungsinitiative hdg robotics 4.0.

Was hat die Firma YASKAWA davon?

Die Kooperation von YASKAWA Europe und unserer Schule hat für beide Seiten viele Vorteile und beide Seiten verfolgen mit dieser Kooperation auch eigene Interessen. Natürlich handelt YASKAWA Europe, ein börsennotiertes Unternehmen, gewinnorientiert. Als japanische Firma mit dem Unternehmensgrundsatz „Serving the society“ übernimmt YASKAWA jedoch auch gesellschaftliche Verantwortung, und zwar nicht nur durch technische Innovation, sondern auch dort, wo unterrichtet, gelernt und ausgebildet wird. Die Zusammenarbeit mit unserer Schule zeigt, dass Fachkräfte von morgen schon jetzt aktiv auf die Herausforderungen der Zukunft vorbereitet werden können. Der Mittelstand als Innovationsmotor benötigt diese Fachkräfte. Es gibt sie – auch an Hauptschulen!

Wieso kooperiert ihr mit dem Fraunhofer IAIS?

Mit dem Open Roberta Lab und der NEPO-Programmiersprache u.a. für Calliope und Lego Mindstorms ist das Fraunhofer IAIS seit mehr als 17 Jahren eine feste und ausgesprochen innovative Größe in Sachen Robotik für Kinder und Jugendliche. Im Konzept von hdg robotics 4.0 sind Calliope/NEPO und Lego Mindstorms/NEPO wesentlicher Unterrichtsinhalt sowohl vorbereitend für Industrierobotik als auch kooperativ.

Ist hdg robotics 4.0 nicht eher Stoff für eine Berufsschule oder eine Fachhochschule?

Die Veränderungen machen nicht vor Schulformen halt. Kinder und Jugendliche, die heute bei uns eingeschult werden, beziehen voraussichtlich erst im Jahre 2075 Rente. Wir müssen alle Kinder und Jugendliche auf eine sich ständig verändernde Zukunft vorbereiten. In wenigen Jahren werden viele Berufsfelder vollständig oder teilweise automatisiert sein. Klassische Ausbildungsberufe wie Lackierer, Lagerist, Schweißer, Zerspaner und Schreiner werden sich verändern. Selbst die Landwirtschaft, Pflegeberufe oder die Medizin stehen vor großen Umbrüchen. In der Robotik liegen aber auch viele Chancen, um Mädchen und junge Frauen für Technik und klassische „Männerdomänen“ zu begeistern. Wir können unsere Schülerinnen und Schüler in Erweiterungs- und Basisklassen echte Zusatzqualifikationen für den Arbeitsmarkt der nahen Zukunft bieten. Die Fähigkeit, praxisbezogen mit Problemen umzugehen und grundlegende Kenntnisse in der Steuerung und Programmierung zu erlangen, ist ein echter Wettbewerbsvorteil, den gerade Hauptschülerinnen und Hauptschüler ganz besonders brauchen können.

Unser Konzept von Robotik an Schulen ist jedoch auch an Realschulen, Gesamtschulen, Gymnasien und Berufsschulen umsetzbar!

Wird auf die Jugendlichen Einfluss genommen? Öffnen wir mit diesem Projekt die Tür für Lobbyarbeit in Schulen?

Natürlich haben Unternehmen auch Eigeninteressen, und den Aspekt einer zu großen Einflussnahme haben wir im Blick. Aber nur durch die Kooperation mit starken Partnern können praxisbezogene Lern- und Ausbildungsmöglichkeiten bereitgestellt werden. Die Arbeit mit Industrierobotern ist ein Baustein, der am Ende eines Gesamtkonzepts steht. Davor steht die Beschäftigung mit unterschiedlichen Facetten der Automatisierung, mit verschiedenen Zugängen und spielerischem Tun. Im Übrigen können wir den sechsten Baustein des Medienkompetenzrahmens NRW nicht ohne starke externe Partner umsetzen. Schule darf sich nicht in einem Elfenbeinturm verstecken.
Die zdi-Initiative des Landes NRW sieht die Zusammenarbeit von Schule und Wirtschaft explizit vor.

Wie profitieren Schülerinnen und Schüler von hdg robotics 4.0? 

• Sie profitieren auf vielfältige Weise. Was spielerisch beginnt, endet in einem industriellen Anwendungsbezug, für den Schlüsselqualifikationen erlangt werden. Die Roboter der Firma YASKAWA kommen an vielen Stellen im industriellen Praxisbetrieb zum Einsatz., und im Zuge der Automatisierung werden diese oder ähnliche Roboter in vielen Bereichen des Mittelstands eingesetzt. Bei erfolgreicher Teilnahme am Kurs können Zertifikate erworben werden, die beim Einstieg ins Berufsleben große Vorteile bieten.
• Die Schülerinnen und Schüler profitieren von Beginn an durch die Förderung des räumlichen Vorstellungsvermögens, logischen Denkens und konsequenten Arbeitens.
• Schule sieht ihre Aufgabe darin, den Jugendlichen zu helfen, ihre Stärken zu entdecken und ihre Talente zu finden – auch außerhalb des üblichen Fächerkanons.
• Ausführlich diskutieren und reflektieren die Schülerinnen und Schüler in hdg robotics 4.0 die Chancen und Risiken der Digitalisierung, KI und dem zunehmenden Einsatz von Robotern, denn sie benötigen neben technischem Know-How auch einen moralischen Kompass. Wir stehen an einer historischen Schwelle. Die Schulen müssen darauf reagieren können.

Und wo bleiben die Mädchen?

Die bisherigen Unterrichtserfahrungen in hdg robotics 4.0 zeigen, dass durch diese Thematik und Unterrichtsform Mädchen besonders motiviert werden, sich technischen Projekten und Unterrichtsgegenständen zu nähern. Alle bisherigen Kurse bestanden immerhin zu einem Drittel aus Mädchen, die sich dann auch noch besonders motiviert und leistungsfähig gezeigt haben.

Ist dieses Projekt auch gesellschaftspolitisch relevant?

Das Projekt leistet einen Beitrag, dem Fachkräftemangel entgegenzuwirken. Unsere Arbeitswelt verändert sich. Wachstum, Innovation und höhere Taktzeiten sind Entwicklungsmotoren für den Mittelstand. Die frühe Berührung und Beschäftigung mit Robotern hilft Know-How für die nahe Zukunft aufzubauen. Mit dem Projekt liefern wir ein Beispiel der Umsetzung des Medienkompetenzrahmens – auch durch die Öffnung der Schule und die Zusammenarbeit mit außerschulischen Partnern.

Abschlussbemerkung

Zurzeit betrachten wir den gesellschaftlichen Wandel im Silicon Valley von der Seitenlinie. Das ist jedoch kein Sturm im Wasserglas. Die Auswirkungen sind echt. Sie sind global. Lasst uns unsere Kinder in diese Herausforderungen stellen, damit sie ihnen begegnen können, damit sie an ihnen wachsen können, damit wir gemeinsam gestalten können. Salopp gesagt: Einem Kind beizubringen, wie Textverarbeitung funktioniert, ist nicht mehr genug.