Mit Robotern Programmieren lernen

Seit einigen Monaten sammeln wir (mein Verein Metaversa e.V.) nun Erfahrungen mit unseren beiden kleinen Robotern Sphero und Dash. Zum Einsatz kamen sie bisher vor allem bei unserem Schulprojekttag Reise durch die Mediengalaxie, bei dem 10-12jährige Schüler_innen einen Spielparcours mit kleinen Medienaktionen gestalten, aufbauen und dann für Eltern-Kind-Teams durchführen. Die Aktionsbasis „Roboter programmieren“, die sich immer großer Beliebtheit erfreut, hat das Ziel, einen kleinen Einblick in die Computerprogrammierung zu geben. Die Spielteams erhalten dabei die Aufgabe in 3-5 Minuten am Tablet einen der beiden Roboter so zu programmieren, dass er einen kleinen Parcours abfährt. Es spricht für die verwendeten Apps, dass dies selbst in dieser kurzen Zeit gut machbar ist.

Sphero im Einsatz bei der Reise durch die Mediengalaxie

Der Dash von Makewonder

Auch wenn die Diskussion, ob alle Schüler_innen programmieren lernen müssen, gerade sehr kontrovers geführt wird, finde ich es aus medienpädagogischer Perspektive wichtig und nötig, zumindest das Grundkonzept von Software und Algorithmen zu kennen auch ohne Programmcode beherrschen zu müssen. Das Einbeziehen von physischen programmierbaren Objekten wie z.B. dem Sphero oder dem Dash bietet dabei eine gute Chance, auch wenig lese- und schreibfreudige Kinder zu motivieren, sich mit ersten Codezeilen auseinanderzusetzen und im besten Fall noch ihr Englisch zu erweitern.

Der Sphero ist eine weiße Plastikkugel, die im Inneren über einen steuerbaren Motor und verschiedene Lampen verfügt. Damit kann er in beliebige Richtungen rollen. Einzige eingebaute Sensoren sind ein Gyroskop und ein Beschleunigungssensor (Accelerometer), die registrieren, wie der Sphero bewegt wird und ob er beispielsweise auf ein Hindernis getroffen ist. Der Dash sieht nach den Vorstellungen der Schüler_innen schon sehr viel mehr nach einem richtigen Roboter aus. Außer sich bewegen, kann er den „Kopf“ drehen, mehrere farbige Lampen aktivieren und Geräusche machen. Er verfügt über ein Mikrophon, Annäherungsensoren vorne und hinten und ebenfalls einen Beschleunigungssensor. Bis zu vier Buttons am Kopf können mit verschiedenen Funktionen belegt werden.

Für beide Roboter gibt es Apps für iOS und Android, mit denen sie remote gesteuert werden können. Die Verbindung funktioniert über Bluetooth. Für unsere Zwecke nutzen wir aber Apps, die eine einfache visuelle Programmiersprache ähnlich wie „Scratch“ verwenden, um dem Roboter verschiedene Handlungsabläufe beizubringen. Der Programmcode wird in der App per Drag und Drop kleiner Blöcke zusammengestellt. Der Dash verwendet dazu „Blockly„, eine von Google entwickelte visuelle Programmiersprache. Beim Sphero hat der Hersteller dafür eine eigene, aber sehr ähnliche Lösung gefunden und in der App „SPRK“ implementiert. Für Scratch gibt es Erweiterungen mit denen der Sphero aus Scratch heraus ansteuerbar ist. Getestet habe ich das mit der Scratch Helper App S2Bot. Leider hat Scratch die Befehle nicht richtig umgesetzt.

App „Blockly“ zur Programmierung des Dash

App „SPRK“ zur Programmierung des Sphero

Für beide Roboter gibt es noch die aus einem Kickstarter Projekt hervorgegangene App Tickle (leider nur für iOS). Die App ist kompatibel mit verschiedenen Geräten u.a. auch Arduino Beans und bietet die Möglichkeit auch ohne physische Devices kleine Programme wie beispielsweise Animationen zu erstellen. Verwendet wird bei Tickle eine eigene Programmiersprache angelehnt an Blockly und Scratch.

App „Tickle“ (nur für iOS)

Das schöne allen drei Apps ist, dass sie sehr gut skalierbar sind. Einsteiger programmieren erst einmal einfache Bewegungsabläufe oder verschiedene Lichteffekte. Fortgeschrittene können mit Hilfe der Sensoren verschiedene Reaktionen auf bestimmte Ereignisse hinzufügen und Schleifen einfügen und werden so mit den Grundprinzipien des Programmierens vertraut gemacht.

Im direkten Vergleich gewinnt sowohl bei den Schüler_innen als auch bei uns der Dash gegen den Sphero. Bei den Schüler_innen vor allem wegen des roboterartigen Aussehens und den Geräuschen. Auch die Orientierung ist besser, da der Sphero aufgrund seiner Form zunächst kein sichtbares Vorne und Hinten hat und immer wieder neu vor jeder Fahrt per App ausgerichtet werden muß. Für uns war der Dass bisher einfach zuverlässiger. Der Sphero verlor öfter seine Bluetoothverbindung, die manchmal erst nach Neustart des Tablets wieder funktionierte.

Ein paar Vorteile hat aber auch der Sphero. Die Programmierung kann sehr viel komplexer erfolgen. Wer bereits Scratch behrerrscht, kann hier direkt den Sphero per Scratch nutzen. Mit Hilfe seiner Sensoren kann er auch als Controller für verschiedene Spiel-Apps verwendet werden. Beim Sphero gibt es außerdem noch kleine Spiel-Apps, die aus dem Sphero per Augmented Reality im Kamerabild einen Biber oder auch Zombie-Shooter machen. Kleine Spielereien, die aber zeigen, was noch möglich ist. Und auch der etwas geringere Preis von 120 Euro gegenüber 180 Euro beim Dash spielen  eine Rolle.

App „Sharks“ für den Sphäre. Aus der weißen Kugel wird per Augmented Reality ein Biber

Noch nicht zum Einsatz gekommen ist unser dritter Roboter, ein mBot von Makeblock. Grund war vor allem, dass es derzeit noch einen Desktoprechner braucht, an dem der mBot programmiert werden muss und die mBlock-Software (basierend auf Scratch) hier noch nicht so userfreundlich wie die Apps des Sphero oder Dash sind. (Update: Für iOS gibt es mittlerweile eine Programmierapp für den mBot: mBlockly) Dafür ist sie allerdings kompatibel mit Arduino und bietet einen Einstieg ins Arduinouniversum. Der mBot ist außerdem modular aufgebaut und kann durch diverse elektronische Bauteile, Displays, Motoren und Sensoren erweitert werden.

Eine Erweiterung unser Roboterflotte streben wir an. Es gibt einige heiße Favoriten auf der Wunschliste:

• die Parrot Minidrone Rolling Spider ist bereits auf dem Markt und ebenfalls über die App Tickle ansteurbar. Mit dem üblichen Nachteil, dass der Drohnenakku kaum 8 Minuten durchhält und dann eine Stunde aufgeladen werden muss.
• die Tinkerbot Baukästen sind bereits demnächst erhältlich, allerdings verhältnismäßig teuer
• Ozobot, klein aber fein

Als sehr spannende Kickstarter Projekte laufen außerdem gerade:

• Robo Wunderkind, die ähnlich programmierbare Bausteine anbieten wie Tinkerbot
• der Dobot, ein programmierbarer Roboterarm, der stark an die Fertigungsstraßen in Autofabriken erinnert, der aber auch schreiben und malen kann
• die Cannybots, programmierbare Spielzeugautos, die Rennen gegeneinander austragen können

Fazit: Sowohl die Teilnehmer_innen (Kinder wie auch Erwachsene) als auch wir hatten bisher viel Spaß mit den Robotern. Zuverlässigkeit und geringe Einstiegshürden trugen dabei wesentlich zum erfolgreichen Einsatz auch in Projekten mit jüngeren Schüler_innen bei. Vorkenntnisse sind dabei nicht erforderlich, um bereits in wenigen Minuten zu sichtbaren Lernerfolgen und Erfolgserlebnissen zu kommen.

Ich freue mich über weitere Vorschläge für Roboter und Erfahrungsberichte in den Kommentaren.