Robotik in die Schule!

Die Themen Robotik und Künstliche Intelligenz sind dank neuster technologischer Entwicklungen aktueller denn je. Das fasziniert Schülerinnen und Schüler nicht nur in actionreichen Sci-Fi-Filmen. Sie wollen Robotik selber entdecken und erleben.

Welche Möglichkeiten bereits für die Schule vorhanden sind, welche Chancen sich dadurch bieten und welche ethischen Fragen gleichzeitig dankbar in den Unterricht einfliessen können,

davon handelt dieser Blogartikel.


Robotik und Künstliche Intelligenz (KI) sind zwei Themen, die spätestens mit dem neuen Fach M+I in unsere Schulzimmer einziehen.

Die Robotik ist dankbar: Beim Arbeiten mit Robotern können SuS sofort sehen, ob die selbst erstellte Programmierung, die sie auf den Roboter übertragen haben, auch wirklich stimmt, d.h. ob der Roboter genau das macht, was sie programmieren wollten.

Das kann motivieren und zu nächsten Schritten anspornen - oder auch die Frustrationsgrenze strapazieren. Daher wird schnell klar, dass individuelle und den SuS angepasste Aufgabenstellungen nötig sind.

Roboter programmieren ist kreativ. Nicht nur eine Lösung ist richtig, es gibt viele Wege, das Ziel zu erreichen. Dabei werden der Durchhaltewillen, das Erkennen von sich wiederholenden Mustern und das Aufteilen einer Aufgabe in kleine Einzelschritte gleichermassen gefördert. All dies sind Kompetenzen, die es nahezu in allen Berufen braucht.

Über KI lesen und hören wir bisher vorwiegend in kritischen Publikationen, düsteren Dystopien oder reisserischen Artikeln der Tagespresse. Persönliche Begegnungen mit KI sind bei uns noch selten. Doch selbstlernende Rechensysteme, die immer ausgeklügelter werden und sich neues Wissen selber beibringen können, sind nicht mehr nur Stoff für Science-Fiction-Stories. Was im Schachspiel seit 1997 mit Deep Blue begann und sich mit AlphaZero derzeit auf einem neuen Höchstlevel befindet, hält auch in anderen Bereichen immer mehr Einzug. An der Cebit 2017 (die weltweit grösste IT-Messe) wurde z.B. mit Hypermind ein digitales Schulbuch vorgestellt, das erkennen kann, ob ein Lernender Unterstützung braucht oder worin seine besonderen Interessen liegen. Das klingt nicht nur für das Lernen attraktiv, sondern sollte für uns Grund genug sein, die Chancen und Gefahren der KI auch im Unterricht zu thematisieren.



Roberta-Regio-Zentrum an der PH Zug eröffnet

Eröffnung des Roberta-Regio-Zentrums an der PH Zug
Eröffnung des Roberta-Regio-Zentrums an der PH Zug

In neu eröffneten Roberta-Regio-Zentrum an der PH Zug können Lehrpersonen selber Robotik erlernen, Materialien ausleihen und von einer grossen Community profitieren.

Der Film zur Eröffnungsveranstaltung stellt ein Schülerquartett vor, das mit ihrem Roboter an der World Robot Olympiad teilnehmen wird und berichtet aus dem Workshop des Zentrum-Leiters Reto Speerli.


Die Roberta-Initiative mit internationalen Standorten will Kindern und Jugendlichen einen möglichst einfachen Einstieg in die MINT-Fächer und damit auch in die Robotik ermöglichen.

Die Roberta-Community bietet dazu auf ihrer Webseite nicht nur zahlreiche Unterrichtsmaterialien an, die von Lehrpersonen für den Unterricht genutzt werden können, sondern stellt mit Roberta-Lab auch eine grafische Programmierumgebung zur Verfügung, die mit verschiedenen weiteren Physical-Computing-Tools kompatibel ist.

Auf der Online-Plattform Roberta-Lab können daher nicht nur Lego Mindstorms EV3-Roboter, sondern auch Platinen wie Calliope Mini oder micro:bits (u.a.) mit der grafischen Programmiersprache Nepo programmiert werden.

Download
ROBERTA_Bezug zum Lehrplan21.pdf
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Robotik-Unterrichtsmaterialien

für alle drei Zyklen

Robotik-Materialien der PH Luzern

 

Niederschwellige Einstiegsaufgaben mit dem EV3:

robotik4u.jimdo.com

 

Robotik-Konzept

gemäss LP 21 für alle Zyklen von fri-tic

 



Neben dem LegoMindstorms EV3-Roboter, der bereits sehr komplexe Programmieraufgaben ermöglicht, sind weitere Mini-Roboter auf dem Markt, die ebenso faszinieren, aber preiswerter und teilweise noch einfacher zugänglich sind. Im Rahmen der Nachqualifikation M+I lernen Lehrpersonen verschiedene Tools kennen.

 

Im Makerspace der Mediothek können interessierte Schülerinnen und Schüler bereits jetzt damit experimentieren, tüfteln und deren Möglichkeiten entdecken.

Nachdem der Thymio bereits seinen Vorstellungs-Auftritt hatte, ist nun der Ozobot an der Reihe - ein Miniroboter, der auf Farben reagiert und mit einer Blockly-Programmierung so einiges draufhat:



Juni-Angebot im Makerspace der Mediothek Sternmatt 2

Robotik zum Entdecken und Ausprobieren!

Im letzten Makerspace-Angebot vor der Sommerpause steht der Ozobot im Zentrum:

Interessierte Schülerinnen und Schüler können Ozobot nach eigenen Wünschen supereinfach programmieren, einen kreativen Parcours entwickeln, eine Ozobot-Tanzperformance einstudieren, zwei Ozobots gegeneinander antreten lassen und... und... und...

Der Fantasie sind kaum Grenzen gesetzt.

Details und Daten zum Angebot gibt es hier

Die Klassenlehrpersonen erhalten wie immer einen Werbe-Flyer.



Robotik und KI - Chance oder Gefahr?

Ein Gedankenexperiment zum Einstieg im Unterricht:
Wie stellst du dir den Alltag mit Künstlicher Intelligenz vor?

Inspirationen dazu gibts in der Infografik und den drei nachfolgenden Filmclips (FSK 12).

Download
dl-infografik-24-7.pdf
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Ein Tag im Leben von Patrick (Englisch)
Ein Tag im Leben von Patrick (Englisch)


Spätestens seit der Entwicklung humanoider (dem Menschen nachempfundener) Roboter in Kombination mit Künstlicher Intelligenz werden auch Fragen aufgeworfen:

 

Wird es uns dereinst nicht mehr brauchen? Können Roboter mit uns Beziehungen eingehen oder diese verändern?  Sind unsere Arbeitsplätze gefährdet? Und wir selber? Können uns Roboter gefährlich werden, wenn sie in falsche Hände gelangen oder wenn Künstliche Intelligenz uns verdrängt?

Diesen Fragen geht auch die Spezialsendung «Einstein bei den Robotern» vom 3. Mai 2018 nach. Die Doku beleuchtet das Thema auf vielfältigste Weise und erhält dafür das Prädikat "musst-du-gesehen-haben"!

Der Film ist selbstverständlich auch im Baarer nanoo.tv-Archiv abgelegt und kann auf der nanoo-Plattform nach Belieben in frei gewählte Szenen geschnitten werden. Wer nicht mehr weiss, wie das geht, holt sich Rat in der Mediothek.



Was ist Künstliche Intelligenz?

Zur Begriffsklärung empfehle ich dir diesen Lernfilm von Explanity:

Künstliche Intelligenz - als Teilgebiet der Informatik - befasst sich mit der Automatisierung intelligenten Verhaltens. Der Begriff ist nicht klar einzugrenzen, weil auch Intelligenz nicht genau definiert werden kann. Im Allgemeinen wird damit aber der Versuch bezeichnet, eine menschenähnliche Intelligenz nachzubilden, die eigenständig Probleme bearbeiten kann.

(vergl. Wikipedia)

 



Ethische Fragen

Wie intelligent ist Künstliche Intelligenz? Welche Beispiele, welche Grenzen gibt es?

Dieses Video von Byte-thinks ist inhaltlich ziemlich dicht, bietet aber viel Stoff für die Diskussion mit Schülerinnen und Schüler und beginnt mit der Erklärung des "Turing-Tests"

Im Anschluss eignet sich die bereits 50-jährige(!) Eliza bestens, um aufzuzeigen, wie der erste Chatbot ausgesehen hat.

Aktuellere Beispiele sind z.B.
WebGaito und GaitoBot .

Mit dem  Job-Futuromat kann berechnet werden, in wie weit ein bestimmter Beruf von Robotern übernommen werden könnte und damit in Zukunft gefährdet ist.

Wohin wird uns die Zukunft bringen?

Wird KI uns ersetzen, beherrschen oder entlasten? Was tun wir mit der freien Zeit, wenn KI uns die Arbeit abnimmt?

Der Film von GreenRabbit ist ein guter Einstieg in diese Thematik.

Möglich wäre nun eine selbstständige Recherche (Filme, Artikel siehe unten) der SuS nach Vor-/Nachteilen von KI/Chatbots.

 

Worin liegen die Gefahren und Chancen?

Wer profitiert und wer sind die Verlierer?

Braucht es neue Gesetze und wenn ja, welche?

Sind Bestimmungen nötig, die die Entwicklung eingrenzen und ist dies überhaupt realistisch?

 

SuS sollen in verschiedene Rollen schlüpfen (z.B. Logistikerin, Schreiner, Automechanikerin, Softwareentwicklerin, Robotikprofessor, Schulverwalterin, Mutter, Grossvater, Verteidigungsminister, Gemeindepräsidentin...) und aus dieser Sicht Pro- und Kontra-Argumente finden, die sie in einer anschliessenden Diskussion einbringen können. Es gilt, aus der jeweiligen Position Fragen, Anliegen, Forderungen und Bedenken zu erkennen und darüber nachzudenken, was die Zukunft für den Einzelnen und die Gesellschaft bringen mag und was es bei der Entwicklung von KI zu beachten gilt.

 

Artikel und Filme zum Thema:

KI endlich verständlich erklärt

Lehrmeister für schlaue Maschinen gesucht

Chatbots werden immer schlauer

Chatbots - Maschinen, die mit uns sprechen

Braucht jedes Unternehmen einen Chatbot?

Slaughterbots - fiktiver Drohnenangriff

KI - Chance oder Jobkiller?

Wird der Mensch überflüssig?

Das Duell - Mensch gegen KI

 



Weitere Unterrichtsideen


Weiterlesen und -sehen



Fazit

Robotik und KI sind im Zeitalter der Digitalisierung brandaktuelle Themen und aus zweierlei Sichtweisen lohnenswerte Unterrichtsinhalte:

Einerseits können SuS lernen, selber Programme für einfache (Mini-)Roboter zu schreiben und dadurch komplexe Problemstellungen in einzelne Schritte aufzuteilen. Sie stärken ihre Kompetenz, vielschichtige Herausforderungen zu meistern und an einer komplexen Aufgabe dranzubleiben.

Andererseits können Jugendliche sich vertieft damit befassen, was die Zukunft bringen wird und wie weit wir das selber mitbestimmen sollen und können. KI und Robotik werden zweifelsohne einen grossen Einfluss auf ihr späteres Leben haben. Daher kann es nie zu früh sein, sich mit diesen Fragen auseinanderzusetzen und sich eine fundierte Meinung zu bilden.


Bezug zum Lehrplan

MI 2.2 Die Schülerinnen und Schüler können einfache Problemstellungen analysieren, mögliche Lösungsverfahren beschreiben und in Programmen umsetzen.

MI 1.1 Die Schülerinnen und Schüler können sich in der physischen Umwelt sowie in medialen und virtuellen Lebensräumen orientieren und sich darin entsprechend den Gesetzen, Regeln und Wertesystemen verhalten.

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Kommentare: 1
  • #1

    Markus Brazerol (Dienstag, 08 Mai 2018 07:13)

    Liebe Claudia
    Einmal mehr besten Dank für die tollen Beiträge und Beispiele zum Thema Robotik in der Schule.
    Liebe Grüsse
    Markus