Wie funktioniert der Roboter?/„Wir programmieren die Roboter!“

Diese Unterrichtsstunde gehört in die Reihe "Wie funktioniert der Roboter?"

Ziele und Kompetenzen

Anforderungsbereich „Reproduzieren“ (AB I)

• (R-K2) Die SuS erstellen Abläufe zur Steuerung eines Roboters mithilfe vorgegebener Befehle auf Karten oder Bausteinen.

Anforderungsbereich „Zusammenhänge herstellen“ (AB II)

• (R-K3) Die SuS benennen und formulieren präzise Handlungsvorschriften.
• (R-K4) Die SuS erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines Roboters.

Anforderungsbereich „Verallgemeinern und Reflektieren“ (AB III)

• (R-K6) Die SuS formulieren Fragen zur Steuerung eines Roboters.

Materialüberblick

Materialien aus dem Materialpaket " Unterrichtsmaterial, Arbeitsblätter, Kopiervorlagen, Präsentationsmaterial" (Forscherheft auf den Seiten 147-168):

• Forscherhefte für alle Schülerinnen und Schüler

• Puzzlestücke in passender Anzahl (Angabe hier pro Team) (Materialpaket, S. 130-134 und S. 136):

Puzzlestücke	Anzahl
Beginn	1
Ende	1
Wenn - dann	2
Wiederhole bis	2
geheVor(1)	12
geheVor (_)	6
dreheLinks()	6
dreheRechts()	6
stoppeRoboter	1
Blanko-Puzzlestück	2
Mauer	4
Zaun	4
Blume	1

• Tippzettel für Aufgabe 6 (Materialpaket, S. 137)
• Wenn vorhanden: selbstgebastelte Roboter

Vorbereitung

• Kopieren der Forscherhefte in ausreichender Zahl (1 Heft pro Kind, damit jedes Kind die Ergebnisse mitnehmen kann)
• Kopieren der Spielfelder in ausreichender Anzahl (1 Spielfeld pro Team) (Materialpaket S. 135)
• Kopieren und ausschneiden der Puzzlestücke in ausreichender Anzahl (wie im Materialüberblick angegeben)
• Aufhängen der Tipp-Zettel

Handlungsschritte

Handlungsschritte	Materialien/ Medien
Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der Schüler zum Thema „Roboter“. Dies kann als einfache Sammlung an der Tafel, als Cluster mit Kreide oder Kärtchen oder in einem „Wissenssack“ erfolgen.	Wissenssack, Tafel oder Papier für den Cluster
Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was. Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 –20:29) In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt. Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern? Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt. Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.	DVD „Was ist Was. Computer und Roboter“, Beamer, DVD-Player, etc.
Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10) Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar. Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.	DVD „Was ist Was. Computer und Roboter“, Beamer, DVDPlayer, etc.
Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten) Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (siehe Materialliste). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen, anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert. (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.) Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert. Der Lehrer erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür
Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.	Arbeitsblatt 1 im Forscherheft (S. 4)
Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert. Jede Vierer-Gruppe stellt nun die Kriterien vor, sie werden an der Tafel notiert. Zum Abschluss stellt der Lehrer die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden. (Siehe didaktische Analyse: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können.)	„Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich,wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an: Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgaben aber ebenso eingesetzt werden. Die Kinder können ggf. noch einmal Verbesserungen an ihren „Klopapierroboter“ vornehmen bzw. mit ihrem Klopapierroboter beginnen.	Arbeitsblatt 2 im Forscherheft (S. 5), Bildkarten, Material für die Klopapierroboter