Der programmierbare Roboterarm

Die Behandlung des Themas "Informationen verarbeiten" wurde an unserer Schule bisher mittels der Programme "Karol - der Roboter" oder "Kara" erledigt. Bei beiden Programmen tun sich die Schülerinnen und Schüler schwer damit, Sensoren zu erkennen und automatisierte Abläufe hineinzuinterpretieren. An diesem Problem soll nun der "Roboterarm" ansetzen und den Lernenden diese wichtigen Begriffe der Informatik praxisnah veranschaulichen. Das in dieser Unterrichtseinheit verwendete dreidimensionale Modell eines Roboterarms wurde durch die objektorientierte Programmiersprache VRML (Virtual Reality Modeling Language) verwirklicht.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

• durch die Nutzung des VRML-Modells die Sensoren und ihre verschiedenen Zustände an einem Roboterarm untersuchen.
• das UML-(Unified Modeling Language-)Diagramm des "Industrieroboters" sowie das Schema der Zustände und ihre Beeinflussung mit verschiedenen Methoden untersuchen.
• vorprogrammierte Bewegungsabläufe unter Berücksichtigung der Sensorenzustände mittels Programmeingabe bestimmen und in Zustandstabellen festhalten.
• die Kontrollstrukturen Schleifen (Wiederholungen) und bedingte Verzweigungen untersuchen und anwenden.

Kurzinformation

Didaktisch-methodischer Kommentar

Der programmierbare Roboterarm setzt jede Eingabe der Schülerinnen und Schüler bildlich um - durch diese Veranschaulichung ist der Lernerfolg "vorprogrammiert". Das VRML-Plugin von blaxxun Contact steht kostenfrei zur Verfügung. Der gesamte Kurs "Der programmierbare Roboterarm" ist in vier Kapitel unterteilt. Während sich die ersten drei Kapitel an die Klassen 7 bis 8 richten, können die Inhalte des vierten Kapitels auch in Klasse 10 beziehungsweise Jahrgangsstufe 11 und 12 zum Einsatz kommen. Ausführliche Hinweise zum Lehrplanbezug (hier Sachsen) finden Sie auf den folgenden Seiten.

• 1. Einführung in die Automatenprogrammierung - Sensoren und Zustände
  Schülerinnen und Schüler erkunden den Roboterarm. Sie erstellen das UML-Diagramm und modifizieren es durch Methodenaufrufe.
• 2. Einführung in die Automatenprogrammierung - Lineare Programmierung
  Nach dem "Spielen" mit dem Roboterarm über die Programmbuttons geht es nun um die Automatisierung von Abläufen - der eigentlichen Aufgabe von Robotern.
• 3. Einführung in die Automatenprogrammierung - Programmanalyse
  Die Lernenden müssen die Zusammenhänge zwischen den Sensorzuständen und den Methodenaufrufen abstrahieren.
• 4. Strukturiertes Programmieren - Nutzung von Kontrollstrukturen
  Nach dem linearen Programmieren lernen die Schülerinnen und Schüler Schleifen und Verzweigungen kennen.

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Informationen zum Autor

Jens Tiburski unterrichtet die Fächer Mathematik und Physik an der 16. Mittelschule in Leipzig. Sein Hobby ist die 3D-Programmierung. Mehr Informationen zu den Aktivitäten des Autors finden Sie auf seiner Homepage.

• Mehr Infos im Autorenverzeichnis
  Hier können Sie Kontakt mit Herrn Tiburski aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit allen Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Kommentare zu dieser Unterrichtseinheit

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