In dieser Unterrichtseinheit nach dem Roberta®-Konzept lernen die Schülerinnen und Schüler die Konzepte Orientierung, Lokalisierung und Navigation mobiler technischer Systeme kennen, indem sie das Verhalten von Fußballerinnen und Fußballern auf die Roboterwelt übertragen. Wo bitte geht es zum Tor? Das wissen die Fußballerinnen und Fußballer auf dem Spielfeld ganz genau! Denn Menschen finden sich auf einem Fußballfeld meist leicht zurecht. Aber können auch Roboter Fußball spielen und Tore schießen? Ja! Allerdings ist es für Roboter viel schwieriger, sich zu orientieren. Woran das liegt, vermittelt diese Unterrichtseinheit nach dem Roberta®-Konzept. Das Roberta®-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta®-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta®-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta® entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von zehn Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter. Roboter bieten eine gute Grundlage, um Schülerinnen und Schüler in einem handlungsorientierten Unterricht an das technikbasierte Thema Informatik heran zu führen. Dies gilt für alle Altersgruppen und jede Vorbildung der Schülerinnen und Schüler. Das Roberta®-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta®-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta®-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta® entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von zehn Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter. Roboter im Unterricht Hier erhalten Sie weitere didaktisch-methodische Hinweise zur Arbeit mit Robotern im Unterricht sowie zur Realisierung dieser Lerneinheit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erfahren, welche Techniken, Methoden und Konzepte für fußballspielende Roboter wichtig sind. erwerben Wissen über die Orientierung von Mensch und Roboter. lernen die Vorgehensweisen bei der Lokalisation und Navigation kennen. lernen, diese Verfahren zu abstrahieren und auf die Roboterwelt zu übertragen (Konstruieren und Programmieren von Robotern sowie Dokumentieren der einzelnen Schritte). Beim Entwerfen, Konstruieren, Programmieren und Testen von mobilen autonomen Robotern erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass Technik Spaß macht, lernen wie technische Systeme entwickelt werden und erwerben Fachkenntnisse. Der Bau und die Verwendung von Robotern vereint in idealer Weise viele Elemente technischen Wissens, die für ein Verständnis technologischer Probleme bis hin zu philosophischen Fragen - wie etwa der Intelligenz und Autonomie von Artefakten - hilfreich sind. Roboter bieten einen auf Technik bezogenen Zugang zu Informationstechnik. Neben vielen fachlichen Kenntnissen und Methodenwissen werden vor allem nicht-fachliche Kompetenzen, sogenannte Soft Skills wie zum Beispiel Teamfähigkeit, gefördert und Interaktion, Kommunikation, Präsentation und Dokumentation geübt. Die Schülerinnen und Schüler erledigen die Arbeitsaufträge in Gruppenarbeit mit zwei bis drei Lernenden pro Gruppe. Idealerweise verfügt dabei jede Gruppe über einen eigenen Roboter. Der Unterricht kann jedoch auch mit nur zwei LEGO-Robotern durchgeführt werden. Besonderes Augenmerk von Roberta® gilt der Identifizierung von Themen, die Mädchen besonders interessieren, etwa Analogien zu den Naturwissenschaften. Aus diesem Grund wird in der Lerneinheit die Orientierung von Sportlern (Fußballerinnen und Fußballern) auf einem Fußballfeld in den Vordergrund gestellt. Die praktischen Aufgaben mit den Robotern werden davon abgeleitet. Der modulare Aufbau jeder Lerneinheit bietet viele unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten. Lehrkräfte können ihre Kurse flexibel zusammenstellen. Damit können die speziellen Bedingungen eines konkreten Kurses, zum Beispiel Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler, berücksichtigt werden. Die gesamte Lerneinheit ist in fünf Kapitel unterteilt: Fußball und RoboCup - Soccer Die Schülerinnen und Schüler sollen herausfinden, ob es Unterschiede zwischen Frauen- und Männerfußball gibt und lernen den RoboCup-Wettbewerb sowie die verschiedenen RoboCup-Ligen kennen. Konstruktion Die Schülerinnen und Schüler explorieren eine an den RoboCupJunior Soccer angelehnte Roboterkonstruktion, diskutieren Ballführungsmechanismen und testen, wie diese mit den Lego Mindstorms NXT Robotern genutzt werden können. Orientierung Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Wissen über die verschiedenartige Bedeutung des Begriffs Orientierung und seine Übertragung auf die Robotik. Lokalisierung Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Lokalisierungsmodelle und wenden das Gelernte auf die Lego Mindstorms NXT Roboter an. Navigation Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die grundlegenden Methoden der Navigation und abstrahieren diese auf das Roboterexperiment "Kick it like Roberta" mit den Lego Mindstorms NXT Robotern. Frauenfußball Fraunhofer IAIS, Dank an SV Fühlingen-Chorweiler 1929/77 e.V. RoboCup Institut für Softwaretechnologie, Fakultät für Informatik, Technische Universität Graz, Dank an Dipl.-Ing. Dr.techn. Gerald Steinbauer Roberta- Bausatz Fraunhofer IAIS Berns, Karsten; Schmidt, Daniel: Programmierung mit LEGO® Mindstorms® NXT, Springer Verlag, 2010, ISBN: 3-642-05469-2 Christaller, Thomas; et al: Robotik: Perspektiven für menschliches Handeln in der zukünftigen Gesellschaft, Springer Verlag 2001, ISBN: 978-3540427797 Band 3 der Roberta®-Reihe: Programmieren mit Java, IRB-Verlag, 2010, ISBN 978-3-8167-8401-2

Fühlen, riechen, schmecken – was wir mit unseren menschlichen Sinnen können, das kann auch die Technik. Sensoren erkennen zum Beispiel Rauch, wenn es brennt, oder helfen mobilen Robotern, Hindernissen auszuweichen. Die Schülerinnen und Schüler lernen in diesem Modul die Definitionen von Sinnen und Sensoren kennen und erwerben Wissen über die Sinne von Menschen und Tieren. Mithilfe von Lego-Robotern bilden sie verschiedene Sensoren nach und lernen Anwendungen von Sensoren im Alltag kennen.Das Roberta®-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta®-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta®-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta® entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von zehn Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter.Roboter bieten eine gute Grundlage, um Schülerinnen und Schüler in einem handlungsorientierten Unterricht an das technikbasierte Thema Informatik heran zu führen. Dies gilt für alle Altersgruppen und jede Vorbildung der Schülerinnen und Schüler. Roboter im Unterricht Hier erhalten Sie didaktisch-methodische Hinweise zur Arbeit mit Robotern im Unterricht sowie zur Realisierung dieser Lerneinheit. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Definitionen von Sinnen und Sensoren kennen. lernen die Sinne des Menschen kennen und überprüfen diese auf technische Realisierbarkeit. lernen die Sinne von Tieren kennen und übertragen diese auf die Roboterwelt des Lego Mindstorms NXT Roboters (Tastsinn, Sehsinn und Echoorientierung). erarbeiten Kombinationen verschiedener Sensoren. erfahren, wo Sensoren im Alltag hilfreich sind und angewendet werden. Erklär-Video Beim Entwerfen, Konstruieren, Programmieren und Testen von mobilen autonomen Robotern erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass Technik Spaß macht, lernen wie technische Systeme entwickelt werden und erwerben Fachkenntnisse. Der Bau und die Verwendung von Robotern vereint in idealer Weise viele Elemente technischen Wissens, die für ein Verständnis technologischer Probleme bis hin zu philosophischen Fragen - wie etwa der Intelligenz und Autonomie von Artefakten - hilfreich sind. Roboter bieten einen auf Technik bezogenen Zugang zu Informationstechnik. Neben vielen fachlichen Kenntnissen und Methodenwissen werden vor allem nicht-fachliche Kompetenzen, sogenannte Soft Skills wie zum Beispiel Teamfähigkeit, gefördert und Interaktion, Kommunikation, Präsentation und Dokumentation geübt. Die Schülerinnen und Schüler erledigen die Arbeitsaufträge in Gruppenarbeit mit zwei bis drei Lernenden pro Gruppe. Idealerweise verfügt dabei jede Gruppe über einen eigenen Roboter. Der Unterricht kann jedoch auch mit nur zwei LEGO-Robotern durchgeführt werden. In der Lerneinheit "Sinn für Sensoren - Sensoren für die Sinne" werden die Sinne von Menschen und Tieren in den Vordergrund gestellt. Die praktischen Aufgaben mit den Robotern werden davon abgeleitet. Der modulare Aufbau jeder Lerneinheit bietet viele unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten. Lehrkräfte können ihre Kurse flexibel zusammenstellen. Damit können die speziellen Bedingungen eines konkreten Kurses, zum Beispiel Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler, berücksichtigt werden. Die gesamte Lerneinheit ist in vier Kapitel unterteilt: Sinne und Sensoren Die Schülerinnen und Schüler lernen die Definitionen von Sinnen und Sensoren kennen. Sinne des Menschen Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich das Thema "Sinne des Menschen" und überprüfen die Sinne auf technische Realisierbarkeit. Darüber hinaus lernen sie humanoide Roboter kennen und diskutieren über die Herausforderungen des Ziels des RoboCup Wettbewerbs im Jahr 2050. Sinne der Tiere Nach einer Einführung in die Sinne, über die Tiere im Gegensatz zum Mensch verfügen, werden einige der Sinne mit Hilfe der Sensoren des Lego Mindstorms NXT Roboters in Aufgaben nachgebildet. Anwendungen von Sensoren Die Schülerinnen und Schüler lernen Anwendungen von Sensoren aus ihrem Alltag kennen und realisieren diese mit den Robotern. Realisierung Fraunhofer IAIS Eule istockphoto.com Blumenladen Dank an Pusteblume Blumen und mehr..., Sankt Augustin Band 1 der Roberta®-Reihe: Grundlagen und Experimente NXT Band 3 der Roberta®-Reihe: Programmieren mit Java Berns, Karsten; Schmidt, Daniel: Programmierung mit LEGO MINDSTORMS NXT, Springer Verlag, 2010, ISBN: 978-3-642-05469-3 Schiessle, Edmund: Sensortechnik und Messwertaufnahme. Vogel Verlag, 1992, ISBN 3-8023-0470-5

Was haben Autobahnausfahrten, Schrauben oder Küsten mit Mathematik zu tun? In diesem Lernmodul entdecken die Schülerinnen und Schüler, wo mathematische Kurven im Alltag vorkommen, erwerben Wissen über die Theorie dahinter und wenden es auf die Programmierung von Lego-Robotern an. Außerdem lernen sie Polygone kennen, bilden mit den Robotern eine Turtle-Grafik nach und untersuchen Fraktale. Das Roberta®-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta®-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta®-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta® entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von zehn Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter. Roboter bieten eine gute Grundlage, um Schülerinnen und Schüler in einem handlungsorientierten Unterricht an das technikbasierte Thema Informatik heran zu führen. Dies gilt für alle Altersgruppen und jede Vorbildung der Schülerinnen und Schüler. Roboter im Unterricht Hier erhalten Sie didaktisch-methodische Hinweise zur Arbeit mit Robotern im Unterricht sowie zur Realisierung dieser Lerneinheit. Die Schülerinnen und Schüler entdecken, wo Kurven in Natur und Technik vorkommen. lernen die Definition von Kurve und Krümmung einer Kurve kennen. lernen, Weglängen und Winkel für den Lego Mindstorms NXT-Roboter zu berechnen. lernen die Turtle-Grafik kennen. beschreiben die Besonderheiten von Fraktalen (Kurven). können Selbstähnlichkeit und Lindenmayer-System (L-System) erklären. übertragen das Gelernte auf den Lego Mindstorms NXT-Roboter. Erklär-Video Beim Entwerfen, Konstruieren, Programmieren und Testen von mobilen autonomen Robotern erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass Technik Spaß macht, lernen wie technische Systeme entwickelt werden und erwerben Fachkenntnisse. Der Bau und die Verwendung von Robotern vereint in idealer Weise viele Elemente technischen Wissens, die für ein Verständnis technologischer Probleme bis hin zu philosophischen Fragen - wie etwa der Intelligenz und Autonomie von Artefakten - hilfreich sind. Roboter bieten einen auf Technik bezogenen Zugang zu Informationstechnik. Neben vielen fachlichen Kenntnissen und Methodenwissen werden vor allem nicht-fachliche Kompetenzen, sogenannte Soft Skills wie zum Beispiel Teamfähigkeit, gefördert und Interaktion, Kommunikation, Präsentation und Dokumentation geübt. Die Schülerinnen und Schüler erledigen die Arbeitsaufträge in Gruppenarbeit mit zwei bis drei Lernenden pro Gruppe. Idealerweise verfügt dabei jede Gruppe über einen eigenen Roboter. Der Unterricht kann jedoch auch mit nur zwei LEGO-Robotern durchgeführt werden. In der Lerneinheit "Kurven, Polygone und Fraktale" werden Beispiele aus Natur und Technik in den Vordergrund gestellt. Die praktischen Aufgaben mit den Robotern werden davon abgeleitet. Der modulare Aufbau jeder Lerneinheit bietet viele unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten. Lehrkräfte können ihre Kurse flexibel zusammenstellen. Damit können die speziellen Bedingungen eines konkreten Kurses, zum Beispiel Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler, berücksichtigt werden. Die gesamte Lerneinheit ist in drei Kapitel unterteilt: Kurven Die Schülerinnen und Schüler entdecken, wo Kurven in Natur und Technik vorkommen, lernen die Definitionen von Kurve und Krümmung kennen und berechnen Weglängen und Winkel für den Lego Mindstorms NXT-Roboter. Polygone Die Schülerinnen und Schüler erwerben Wissen über Charakteristika von Polygonen und berühmte Polygone, lernen die Turtle-Grafik kennen und übertragen die erlernte Theorie auf die Roboterwelt. Fraktale Neben den Besonderheiten von Fraktalen Kurven werden Selbstähnlichkeit und Lindenmayer-System (L-System) erläutert und das Gelernte auf den Lego Mindstorms NXT-Roboter übertragen. Realisierung Fraunhofer IAIS Indianertipi Dank an Outlaws Revival, Köln Kirche Dank an Doppelkirche Schwarzrheindorf, Bonn Mädchen in Architektur Dank an Deutsche Post AG, Bonn Küste istockphoto.com Band 1 der Roberta®-Reihe: Grundlagen und Experimente NXT Band 3 der Roberta®-Reihe: Programmieren mit Java Berns, Karsten; Schmidt, Daniel: Programmierung mit LEGO MINDSTORMS NXT, Springer Verlag, 2010, ISBN: 978-3-642-05469-3 Voß, Herbert: Chaos und Fraktale selbst programmieren, franzis' Verlag, 1998, ISBN 3-7723-7003-9 Halling, Horst; Möller, Rolf: Mathematik fürs Auge - Eine Einführung in die Welt der Fraktale, Spektrum Verlag, 1995, ISBN 3-86025-427-8 Mandelbrot, Benoît B.: Die fraktale Geometrie der Natur, Birkhäuser Verlag, 1991, ISBN 3-7643-2646-8

Ameisen sind ein Phänomen! Wieso bewegen sie sich eigentlich in einer „Ameisenstraße“ fort und wie leben und kommunizieren die Tiere miteinander? Dieses Lernmodul vermittelt das Sender-Empfänger-Modell als Kommunikationsmodell sowie nützliches Wissen über die Kommunikation und Verständigung von Tieren und Menschen. Am Beispiel der Ameisenstraße abstrahieren die Schülerinnen und Schüler das Verhalten von Tieren und übertragen es auf die Roboterwelt, indem sie es mithilfe von Lego-Robotern nachbilden.Das Roberta®-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta®-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta®-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta® entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von zehn Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter.Roboter bieten eine gute Grundlage, um Schülerinnen und Schüler in einem handlungsorientierten Unterricht an das technikbasierte Thema Informatik heran zu führen. Dies gilt für alle Altersgruppen und jede Vorbildung der Schülerinnen und Schüler. Roboter im Unterricht Hier erhalten Sie didaktisch-methodische Hinweise zur Arbeit mit Robotern im Unterricht sowie zur Realisierung dieser Lerneinheit. Die Schülerinnen und Schüler lernen das Sender-Empfänger-Modell als Kommunikationsmodell kennen. erwerben Wissen über die Kommunikation und Verständigung von Tieren und Menschen. erfahren, wie Ameisen leben und kommunizieren. lernen, das Verhalten der Ameisen zu abstrahieren und auf die Roboterwelt zu übertragen. Erklär-Video Beim Entwerfen, Konstruieren, Programmieren und Testen von mobilen autonomen Robotern erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass Technik Spaß macht, lernen wie technische Systeme entwickelt werden und erwerben Fachkenntnisse. Der Bau und die Verwendung von Robotern vereint in idealer Weise viele Elemente technischen Wissens, die für ein Verständnis technologischer Probleme bis hin zu philosophischen Fragen - wie etwa der Intelligenz und Autonomie von Artefakten - hilfreich sind. Roboter bieten einen auf Technik bezogenen Zugang zu Informationstechnik. Neben vielen fachlichen Kenntnissen und Methodenwissen werden vor allem nicht-fachliche Kompetenzen, sogenannte Soft Skills wie zum Beispiel Teamfähigkeit, gefördert und Interaktion, Kommunikation, Präsentation und Dokumentation geübt. Die Schülerinnen und Schüler erledigen die Arbeitsaufträge in Gruppenarbeit mit zwei bis drei Lernenden pro Gruppe. Idealerweise verfügt dabei jede Gruppe über einen eigenen Roboter. Der Unterricht kann jedoch auch mit nur zwei LEGO-Robotern durchgeführt werden. In der Lerneinheit "Ameisenstraße - Kommunizierende Systeme" wird die Kommunikation von Tieren und von Menschen in den Vordergrund gestellt. Die praktischen Aufgaben mit den Robotern werden davon abgeleitet. Der modulare Aufbau jeder Lerneinheit bietet viele unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten. Lehrkräfte können ihre Kurse flexibel zusammenstellen. Damit können die speziellen Bedingungen eines konkreten Kurses, zum Beispiel Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler, berücksichtigt werden. Die gesamte Lerneinheit ist in vier Kapitel unterteilt: Kommunikation: Sender-Empfänger-Modell Die Schülerinnen und Schüler lernen das Sender-Empfänger-Modell kennen und wenden dieses auf die Kommunikation von Lego Mindstorms NXT Robotern an. Verständigung von Tieren Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die Bedeutung und Arten der tierischen Kommunikation und untersuchen und testen, wie diese auch in der Technik genutzt werden. Ameisen Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Wissen über soziale Insekten, insbesondere über Ameisen, und wenden dieses auf die Lego Mindstorms NXT Roboter an. Futtersuche von Ameisen Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Futtersuche von Ameisen und abstrahieren das Gelernte im Roboterexperiment "Ameisenstraße" mit den Lego Mindstorms NXT Robotern. Realisierung Fraunhofer IAIS Ameisen mit Blättern istockphoto.com Fliegende Vögel istockphoto.com Pfau istockphoto.com Ameisen auf Weiß Dank an Günther Nentwig, Bayer CropScience Aktiengesellschaft Rood, Ronald N.: Bienen, Wespen und Ameisen, Was ist Was? Band 19, Tessloff Verlag, 2004, ISBN: 3-7886-0259-7 Hölldobler, Bert; Wilson, Edward O.: Ameisen - die Entdeckung einer faszinierenden Welt. Piper Verlag, München 2001, ISBN 3-492-23414-3 Kirchner, Walter: Die Ameisen, Biologie und Verhalten. 2. Auflage. C. H. Beck, 2007, ISBN: 3-4064-4752-X Cruse, Holk; Dean, Jeffrey; Ritter, Helge: Die Entdeckung der Intelligenz oder Können Ameisen denken? DTV Verlag, 2001, ISBN: 3-4233-3064-3 Band 4 der Roberta®-Reihe: Themen und Experimente Band 3 der Roberta®-Reihe: Programmieren mit Java

In dieser Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler beim Programmieren der Experimentierplatine Calliope mini angeleitet und können dabei ihr Tempo selbst bestimmen. Die erstellten Programme motivieren und unterstützen sie beim Ausführen von Bewegungsübungen im Sportunterricht. In dieser Unterrichtseinheit können die Schülerinnen und Schüler selbstständig mit der Experimentierplattform Calliope mini arbeiten. Als Programmier- und Simulationsumgebung wird OpenRoberta genutzt, das vollständig im Browser läuft. Das Begleitheft ist unterteilt in Projekte verschiedener Schwierigkeitsstufen. Alle Projekte beinhalten Bewegungsübungen, bei denen der selbstprogrammierte Calliope mini als smarter Coach die Lernenden motiviert (durch Anzeigen von Aktions- und Pausenphasen oder Zählen der Sprünge beim Seilhüpfen) oder bei der korrekten Durchführung von Balancierübungen unterstützt. Alle Materialien und weitere Informationen finden Sie in der Linkliste am Ende der Seite. Die Unterrichtseinheit ist in kleinere Projekte unterteilt, die einzeln bearbeitet werden können. Jedes Projekt wird durch eine Aktivphase abgeschlossen, während der die Programme mit den Bewegungsübungen getestet werden. Die Unterrichtseinheit kann sowohl im Distanz-Unterricht, als auch in Präsenz als Paararbeit umgesetzt werden. Zur Sicherung der erlernten Methoden und zur Förderung einer anhaltenden Motivation können die Schülerinnen und Schüler ein Lerntagebuch führen. Durch den fächerverbindenden Ansatz lernen die Schülerinnen und Schüler neben der Programmierung mit OpenRoberta die Grundprinzipien der Informatik sowie messtechnischer Sensoren kennen. Zum Ausgleich für die Arbeit am PC ist zum Test der Programme voller Körpereinsatz nötig. Das Begleitmaterial ist so gestaltet, dass die Lernenden in ihrem eigenen Tempo arbeiten können und bei Unklarheiten Hilfe in ihren Peergroups oder bei der Lehrkraft einholen können. Passend zum Thema der körperlichen Bewegung werden die technischen Funktionen – wie die Sensoren des Calliope mini – oder die Datenverarbeitung nach dem EVA-Prinzip – anhand der Sinnesorgane des menschlichen Körpers – erklärt. Mit dem smarten Coach als Begleiter erhalten die Lernenden Feedback zu den durchgeführten Bewegungsübungen. Die Unterrichtseinheit verbindet zwei Themenaspekte aus verschiedenen Fächern: Einerseits ist es für Schülerinnen und Schüler, die in einer Welt voller datenverarbeitender Systeme aufwachsen, wichtig, ein Konzept der Möglichkeiten dieser Systeme und ihren Grundprinzipien aufzubauen. Zwar werden nicht alle Schülerinnen und Schüler später zu Programmiererinnen und Programmieren. Die Funktionsweise von Sensoren und Abläufe eines Programms zu kennen, hilft ihnen jedoch beim Bewerten der sie umgebenden Welt. Andererseits treiben Kinder immer seltener Sport, was durch die Corona-Pandemie mit Lockdowns, Distanz-Lernen und sozialer Isolation weiter verstärkt wurde. Der smarte Coach motiviert die Lernenden, die Bewegungsübungen auch im Distanz-Unterricht durchzuführen. Die Verbindung dieser beiden Themen kann sowohl computeraffine als auch sportbegeisterte Lernende für neue Erfahrungen öffnen. Für die Unterrichtseinheit sind keine Vorkenntnisse nötig, jedoch kann sie durch den fächerverbindenden Ansatz auch genutzt werden, wenn bereits Vorkenntnisse – zum Beispiel bei der Arbeit mit dem Calliope mini – vorhanden sind. Dementsprechend kann der zeitliche Umfang der Unterrichtseinheit kürzer gewählt werden. Im Vordergrund bei dieser Unterrichtseinheit steht, die Schülerinnen und Schüler schrittweise und mit möglichst wenig Frustration an die Programmieraufgabe heranzuführen. Deshalb werden Fachbegriffe oder neue Konzepte sehr ausführlich und dem Lernstand entsprechend erklärt. Dies unterstützt aber auch das Lernen bei Schülerinnen und Schülern, die bereits Erfahrung mit dem Calliope mini haben, da Bekanntes in einem neuen Kontext verwendet wird. Da die Programme direkt für die Durchführung der Bewegungsaufgaben verwendet werden, können die Lernenden den konkreten Verwendungszweck des Erschaffenen erleben und nachvollziehen. Es ist eine große Motivation für die Lernenden, wenn sie erfahren, wie sie aus einem einfachen Artefakt, das zunächst nichts tut, einen nützlichen Gegenstand im Alltag machen. Besonders schnelle Schülerinnen und Schüler können sich auch Gedanken über eigene Ideen für Bewegungsübungen und unterstützende Programme machen. Wird die Unterrichtseinheit im Distanz-Unterricht durchgeführt, empfiehlt es sich, gemeinsame Arbeitsphasen zur Umsetzung der einzelnen Projekte zu vereinbaren, bei denen die Lernenden ihre Fragen direkt an die Lehrkraft richten können oder von ihren Mitschülerinnen und Mitschülern Unterstützung erhalten können. OpenRobera bietet für den Distanz-Unterricht die Möglichkeit, dass die Lernenden Gruppen erzeugen können, um Programme untereinander auszutauschen und sich somit gegenseitig zu helfen. Die Lehrperson sollte zur Vorbereitung alle Projekte einmal selbst programmieren, um bei kleinen Fehler schnell helfen zu können. In den meisten Fällen können sich die Lernenden jedoch gegenseitig ausreichend unterstützen. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen Die Lehrenden sollten in der Lage sein, das Thema so in ihren Unterricht einzubetten, dass die Lernenden einen möglichst großen Lerneffekt haben. Es wird empfohlen, die Projekte jeweils einmal selbst bearbeitet zu haben (3.1. Lehren). Die Lernenden können, unterstützt durch das Begleitheft, die Projekte größtenteils selbst bearbeiten (3.4. Selbstgesteuertes Lernen). Die Lehrenden sollten den Lernenden Möglichkeiten für Rückfragen und die Ergebnisdiskussion einräumen (3.2. Lernbegleitung). Die Projekte sollten in Paararbeit bearbeitet werden, wodurch sich die Lernenden gegenseitig bei Problemen helfen können (3.4. Kollaboratives Lernen). Werden die Projekte in Einzelarbeit oder im Distanz-Unterricht durchgeführt, muss mehr Zeit für die Lernbegleitung eingeplant werden. Die Lehrenden sollten gewährleisten, dass allen Lernenden unabhängig von ihrer digitalen Affinität zu den eingesetzten Endgeräten oder von anderen besonderen Bedürfnissen ein Zugang zu der digitalen Lernumgebung ermöglicht wird. OpenRoberta erfüllt diese Anforderungen, da es ausschließlich im Browser verwendet wird und somit mit jeglichen Endgeräten verwendet werden kann. Für die Lehrenden ist es hilfreich, die Plattform auf verschiedenen Endgeräten zu testen, um etwaige Hürden einschätzen und vorab kommunizieren zu können (5.1. Digitale Teilhabe). Um Bearbeitungsstände der einzelnen Lernenden überblicken zu können, empfiehlt es sich, in OpenRoberta Classrooms (Gruppen) anzulegen. Hierdurch können die Lehrenden auch leichter Hilfestellung bei Rückfragen geben und Lernende bei der Erreichung der Projektziele unterstützen (4.1. Lernstand erheben, 4.2. Lern-Evidenzen analysieren, 5.2. Differenzierung und Individualisierung). Besonders schnelle Lernende können nach Abschluss aller Projekte eigene Anwendungsideen entwickeln und deren Umsetzung planen und durchführen (5.3. Aktive Einbindung von Lernenden, 6.5. Digitale Problemlösung). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende digitale Werkzeuge und Anwendungen kennen und in verschiedenen Sachzusammenhängen zielgerichtet zu nutzen. können Technische Zusammenhänge wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben. arbeiten selbstständig und protokollieren ihre Handlungen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verarbeiten Informationen, Inhalte und vorhandene digitale Produkte weiter und integrieren diese in bestehendes Wissen. lernen OpenRoberta als digitales Werkzeug kennen und anzuwenden. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Kommunikationsfähigkeit, indem sie eigene Probleme der Gruppe beschreiben. steigern ihr Selbstwertgefühl, da sie ein Ergebnis ihrer Leistung in Händen halten und im Alltag verwenden können. entwickeln ihre Kooperationsfähigkeit weiter, da sie sich gegenseitig bei den Aufgaben unterstützen können. teilen eigene Strategien zur Problemlösung mit anderen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler kennen Funktionsweisen und grundlegende Strukturen digitaler Werkzeuge und verstehen einfache Algorithmen. erlernen den kreativen Umgang mit digitalen Werkzeugen und stärken ihre Problemlösekompetenz. erproben im Distanzunterricht Methoden der digitalen Projektarbeit und Kooperation.