Daniel Zurmühle
Lehrperson für Mathematik und Informatik
Seit einigen Jahren hat sich das Fach Informatik an der KSR etabliert. Die Schülerinnen und Schüler lernen während vier Jahren Grundkenntnisse in verschiedenen Programmiersprachen. Programmieren ist aber nicht nur eine Wissenschaft an sich, sondern wird auch vielen anderen Gebieten gebraucht, insbesondere in den Ingenieurwissenschaften. Im Rahmen der schulinternen Begabungsförderung hatten dieses Jahr zwölf Schülerinnen und Schüler des ersten bis dritten Jahres die Gelegenheit, Programmierung in einem Ingenieurbereich kennenzulernen, nämlich der Robotik.
Die beiden wichtigsten Aspekte der Robotik sind der Bau des Roboters und seine Programmierung, die sich in jedem Entwicklungsschritt gegenseitig beeinflussen. Dieses Zusammenspiel konnten die Schülerinnen und Schüler an vier Nachmittagen erleben. Am ersten Tag erhielt jede Gruppe von zwei bis drei Personen einen bereits zusammengebauten LEGO-Mindstorms-Roboter. Ziel dieses ersten Moduls war, die auf Scratch basierende Programmiersprache kennenzulernen und die Interaktion des Programms mit dem Roboter auszuprobieren. Die entscheidende Erkenntnis dabei war, dass ein Roboter die Welt nicht gleich wahrnimmt wie ein Mensch. Ein Roboter kann seine Umgebung nur über seine Sensoren erfassen. Seine Bewegung kann zudem nur über seine Motoren gesteuert werden. Einen Befehl wie «fahre einen Meter gerade aus» kann der Roboter nicht interpretieren, da er nicht versteht, was ein Meter bedeutet. Der Roboter kann im Programm nur instruiert werden, einen Motor für eine gewisse Anzahl Sekunden oder eine gewisse Anzahl Umdrehungen laufen zu lassen. Die Schülerinnen und Schüler mussten somit durch wiederholtes Testen herausfinden, wie viele Sekunden oder Umdrehungen benötigt werden, dass der Roboter genau einen Meter fahren kann. Diese und weitere Herausforderungen meisterten die Schülerinnen und Schüler aber hervorragend. Am Ende des ersten Moduls konnten alle Gruppen einen Roboter programmieren, der einer farbigen Linie am Boden folgen konnte. Am zweiten Modulhalbtag ging das Projekt richtig los. Alle Gruppen erhielten eine Kiste mit LEGO-Teilen und weiteren Motoren und Sensoren. Sie durften nun den Roboter nach ihren Vorstellungen umbauen, so dass er eine selbstgewählte Aufgabe erledigen konnte. Die einzige Regel war, dass nur die Teile in der jeweiligen Kiste verwendet werden durften. Die Gruppen einigten sich schnell auf fünf Projekte.
- Pokerroboter: Der Roboter soll gleichmässig Karten aus einem Stapel austeilen.
- Katapult: Der Roboter kann ein Geschoss präzise auf ein Ziel werfen und sich anschliessend zurück zu einer Nachladestation bewegen.
- Zeichenroboter: Der Roboter kann mit einem Pinsel verschiedene Figuren auf ein Blatt Papier zeichnen.
- Sortierroboter: Der Roboter kann Objekte finden, ihre Farbe erkennen und sie anschliessend nach Farbe sortieren.
- Panzerroboter: Der Roboter bewegt sich auf einem Tisch und kann auf Knopfdruck, oder falls er ein Objekt vor sich sieht, ein Geschoss abfeuern.
Die Schülerinnen und Schüler beschäftigten sich drei Projektnachmittage damit, ihren Roboter zu bauen, zu programmieren, zu testen und zu verbessern. Auch wenn nicht immer alles im ersten Versuch funktionierte, gelang es den fünf Gruppen schlussendlich, ihren Roboter bis zum Ende des Moduls funktionstüchtig zu machen. Gegen Ende Schuljahr wurde im Lichthof der KSR eine Ausstellung organisiert, an der die Teilnehmenden ihre Roboter den anderen Schülerinnen und Schüler, sowie interessierten Lehrpersonen, vorstellen konnten. Die Roboter können auch heute noch in der Vitrine des Ergänzungsbaus betrachtet werden, wo sie bis zur nächsten Durchführung des Begabungsförderungsmoduls Robotik bleiben werden.