Kategorie: Fachbereich 3

Unsere FLL – Präsentation zu den speziellen Herausforderungen der Aufgabe

Nudeln kochen bei Schwerelosigkeit im Weltall, aber wie? Unter anderem mit dieser spannenden Frage beschäftigen sich seit einigen Wochen Mitglieder der Roboter-AG am Grimmelshausen-Gymnasium unter der Leitung von Michael Bacher. Ziel der Jung-Tüftler ist die Teilnahme am Regionalentscheid des „First Lego League“-Wettbewerbes am Samstag, 8. Dezember, an der Hochschule Fulda.

Mit Lego-Mindstorms-Robotern werden physikalisch-technische Aspekte beim Roboterbau mit mathematisch-algorithmischen Fragestellungen bei der Software-Entwicklung verknüpft. Eine Kombination, die in unserer automatisierten Umwelt alltäglich zu finden ist, und kaum eine neuere technische Errungenschaft kommt heute ohne intelligente Prozessor-Steuerung aus.

Die Roboter-AG besteht bereits seit dem Schuljahr 2007/2008. Es können jeweils 16 Schülerinnen und Schüler in Zweiergruppen mit einem Lego-Roboter des Typs EV3 arbeiten.

Neue Mitglieder der AG bauen zunächst nach Vorlage einen ersten Roboter und lernen an einfachen Aufgaben, diesen zu programmieren. Mit der Zeit lernen die Schülerinnen und Schüler, Sensoren zur Steuerung des Roboters einzusetzen und höhere Programmstrukturen bis hin zur Erstellung eigener Programmblöcke zu verwenden.

Sobald die Grundfunktionen beherrscht werden, können sich die Teilnehmer der AG dann an die komplexen Aufgaben diverser Roboter-Wettbewerbe wagen, um evtl. später selbst daran teilzunehmen.

Ein wichtiger Wettbewerb ist dabei die „First Lego League“, die auf dem Weg zum Finale in verschiedene Regionalentscheide aufgeteilt ist. Für die Region Osthessen findet das Finale alljährlich an der Hochschule in Fulda statt. Bereits in den Jahren 2015 und 2016 haben Gruppen des Grimmels mit Erfolg daran teilgenommen. Als beste Platzierung steht ein dritter Platz zu Buche, der in diesem Jahr – wenn möglich – übertroffen werden soll, denn es haben sich wieder sechs eifrige Tüftler zusammengefunden, die an diesem Wettbewerb teilnehmen wollen. Dabei kommt es nicht darauf an, möglichst viele Punkte im Robot-Game zu ergattern, sondern auch in den gleichwertigen Kategorien Softwaredesign, Teamplay und bei der wissenschaftlichen Präsentation zum jeweiligen Thema des Wettbewerbs zu überzeugen.

Unter dem großen Oberthema „Into orbit“ hat die Gruppe zum Beispiel ein Verfahren entwickelt, wie ein Raumfahrer im All trotz Schwerelosigkeit Wasser zum Kochen bringen kann. Hierbei wird unter anderem die Zentrifugalkraft genutzt, um die bei Erhitzung entstehende heiße Wasserblase gleichmäßig im Gefäß zu verteilen. Im Software-Bereich musste beispielsweise im vergangenen Jahr eine Software entwickelt werden, die einen Roboter so programmiert, dass er Steine unterschiedlicher Länge nicht nur transportiert, sondern auch sortiert ablegt.

„Für die Teilnehmer ist es nicht nur wichtig, im technischen Bereich zu lernen, sondern die Aufgaben gemeinsam anzugehen und sich unter anderem über die Verfahrensweise auszutauschen!“, stellt der Leiter der AG, Michael Bacher, vor allem den Teamgedanken in den Vordergrund.

Unabhängig von der Platzierung am 8. Dezember in Fulda können die AG-Mitglieder stolz darauf sein, nicht nur ihre fachlichen Fertigkeiten weiterentwickelt, sondern die Aufgaben als Team bewältigt zu haben. Die Grimmels-Gemeinde drückt auf jeden Fall ganz fest die Daumen, dass diese geleistete Arbeit letztlich auch mit einer guten Platzierung honoriert wird …

Robotik-AG am Grimmels arbeitet unter der Leitung von Nico Günther mit humanoidem Roboter

„Die Motivation ist es, das Unbekannte in Bewegung zu versetzen!“ So lautet der Leitgedanke, den sich die AG Robotik am Grimmelshausen-Gymnasium unter der Leitung von Informatik-Lehrer Nico Günther auf die Fahnen geschrieben hat. Einmal wöchentlich trifft sich die Arbeitsgemeinschaft, um den humanoiden Roboter namens „Elvis“ – der Vorschlag zu diesem Namen kam aus den Reihen der Schüler –  dazu zu bringen, die gewünschten Bewegungen und Tätigkeiten auszuführen.

Um dies zu erreichen, lernen die Schülerinnen und Schüler verschiedener Alters- und Jahrgangsstufen viel Nützliches im Bereich der NAO-Programmierung. Sie wollen dem Roboter Aufgaben stellen, ihm Dialoge entlocken sowie einfache menschliche Tätigkeiten „herauskitzeln“.

Dass die Programmierung eines solch komplexen Systems eine große Herausforderung sein kann und mit vielen Faktoren, zum Beispiel dem mathematisch-logischen Verständnis, zusammenhängt, auch diese Erfahrungen gehören zu den Lernzielen dieses Kurses. „Die Schüler müssen viel selbst ausprobieren, da es nicht gleich Erfolge in der Umsetzung ihres Programmes gibt.“, so Nico Günther. Dazu bekommen sie eine Aufgabe gestellt, die eventuell noch ein paar Hilfen in Form von Programmierbausteinen mit aufzeigt. Dann heißt es probieren, erfahren und austauschen.

Weit über den Fachinhalt hinaus steht dabei auch das Prinzip „Schüler helfen Schülern“ im Fokus, denn nur gemeinsam lässt sich der Weg bis hin zur gelungenen Programmierung auch bewältigen.

Die Motivation aller Kursteilnehmer ist, das Unbekannte in Bewegung zu versetzen. „Es bereitet den Schülern einen riesen Spaß, wenn ihr Programm funktioniert, und es fällt den meisten immer noch ein kleiner Zusatz ein, den sie in ihr Programm integrieren können.“, umreißt Günther den Elan, den die Jung-Programmierer bei ihrer Arbeit an den Tag legen.

Die Voraussetzungen dafür, den Schülern diese Kenntnisse zu vermitteln, hat Nico Günther durch zahlreiche Fortbildungen im Bereich der Robotik geschaffen, aber auch die eigene Motivation ist groß: „In diese Materie einzudringen, die zu verstehen und selbst auszuprobieren – das ist es, was mich immer wieder antreibt!“

Der Roboter selbst kann eigentlich zunächst einmal gar nichts, bis die Schüler ihn programmieren. Ansonsten steht er nur da, blinkt mit den Augen und wackelt mit den Hüften. Dies tut er übrigens autonom, um seine Motoren ständig ein bisschen zu bewegen, damit die Gelenke und Motoren nicht beschädigt werden.

Erste „Auftritte“ hatte Elvis bereits im letzten Jahr: Im Rahmen einer Feierstunde übergaben Roland Lacher und Reiner Seiler den kleinen Kerl mit dem Gedanken, den MINT-Bereich am Grimmelshausen-Gymnasium weiter voran zu bringen und es den Schülern zu ermöglichen, mit einem derart hochwertigen humanoiden Roboter zu arbeiten. Vor diesem Hintergrund unterstützt Roland Lacher schon seit Jahren die Schule finanziell in beträchtlichem Maße. In der Projektwoche fand dann die erste Erprobung durch eine Schülergruppe statt, deren Ergebnisse im Rahmenprogramm der Johann-Philipp-Reis-Preisverleihung präsentiert wurden. Auch bei Schulfeiern, wie der Abiturzeugnisverleihung im vergangenen Schuljahr, beeindruckt Elvis mit seinen „erworbenen“ Fähigkeiten. Ebenso konnten auch die Informatik-Leistungskursschüler bereits erste Erfahrungen in der Arbeit mit Elvis sammeln.

Das Ziel der ersten Einheit des Wahlunterrichtes soll am Ende ein Roboter sein, der einen Stift in die Hand bekommt, ein Wort gesagt bekommt und daraufhin dieses Wort auf ein Blatt Papier schreiben kann. Dokumentiert wird alles auf der eigens eingerichteten Internet-Seite „www.elvis-robotics.de“. Hier werden am Ende auch die Programme zu finden sein, die die jungen Tüftler selbst entwickelt haben, um Elvis in Bewegung zu versetzen.

Langfristig aber ist mit dieser Arbeitsgemeinschaft am Grimmels auch der Grundstein dafür gelegt, dass junge Menschen lernen, in ihrem Berufsleben, aber möglicherweise auch im Alltag mit Robotern umzugehen, sie zu programmieren und zu ihrem eigenen Interesse einzusetzen. Langweilig wird das sicher so schnell nicht werden …