Sinn für Sensoren: Sensoren für die Sinne
Unterrichtseinheit
Fühlen, riechen, schmecken – was wir mit unseren menschlichen Sinnen können, das kann auch die Technik. Sensoren erkennen zum Beispiel Rauch, wenn es brennt, oder helfen mobilen Robotern, Hindernissen auszuweichen. Die Schülerinnen und Schüler lernen in diesem Modul die Definitionen von Sinnen und Sensoren kennen und erwerben Wissen über die Sinne von Menschen und Tieren. Mithilfe von Lego-Robotern bilden sie verschiedene Sensoren nach und lernen Anwendungen von Sensoren im Alltag kennen.Das Roberta®-Konzept nutzt die Faszination von Robotern, um Schülerinnen und Schülern Naturwissenschaften, Technik und Informatik spannend und praxisnah zu vermitteln. Die Attraktivität der Roboter hilft, Hemmschwellen zu überwinden. Der spielerische Umgang mit den Robotern fördert das Selbstvertrauen im Umgang mit Technik, und die Faszination ihrer Entwicklung weckt Interesse und Lernbereitschaft. An vielen Schulen arbeiten Lehrerinnen und Lehrer bereits erfolgreich mit dem Roberta®-Konzept. Entwickelt wurde die Roberta®-Initiative am Fraunhofer-Institut IAIS, um junge Menschen und vor allem Mädchen für Technik zu begeistern. Roberta® entführt Schülerinnen und Schüler bereits ab dem Alter von zehn Jahren in die faszinierende Welt der mobilen Roboter.Roboter bieten eine gute Grundlage, um Schülerinnen und Schüler in einem handlungsorientierten Unterricht an das technikbasierte Thema Informatik heran zu führen. Dies gilt für alle Altersgruppen und jede Vorbildung der Schülerinnen und Schüler. Roboter im Unterricht Hier erhalten Sie didaktisch-methodische Hinweise zur Arbeit mit Robotern im Unterricht sowie zur Realisierung dieser Lerneinheit. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Definitionen von Sinnen und Sensoren kennen. lernen die Sinne des Menschen kennen und überprüfen diese auf technische Realisierbarkeit. lernen die Sinne von Tieren kennen und übertragen diese auf die Roboterwelt des Lego Mindstorms NXT Roboters (Tastsinn, Sehsinn und Echoorientierung). erarbeiten Kombinationen verschiedener Sensoren. erfahren, wo Sensoren im Alltag hilfreich sind und angewendet werden. Erklär-Video Beim Entwerfen, Konstruieren, Programmieren und Testen von mobilen autonomen Robotern erfahren die Schülerinnen und Schüler, dass Technik Spaß macht, lernen wie technische Systeme entwickelt werden und erwerben Fachkenntnisse. Der Bau und die Verwendung von Robotern vereint in idealer Weise viele Elemente technischen Wissens, die für ein Verständnis technologischer Probleme bis hin zu philosophischen Fragen - wie etwa der Intelligenz und Autonomie von Artefakten - hilfreich sind. Roboter bieten einen auf Technik bezogenen Zugang zu Informationstechnik. Neben vielen fachlichen Kenntnissen und Methodenwissen werden vor allem nicht-fachliche Kompetenzen, sogenannte Soft Skills wie zum Beispiel Teamfähigkeit, gefördert und Interaktion, Kommunikation, Präsentation und Dokumentation geübt. Die Schülerinnen und Schüler erledigen die Arbeitsaufträge in Gruppenarbeit mit zwei bis drei Lernenden pro Gruppe. Idealerweise verfügt dabei jede Gruppe über einen eigenen Roboter. Der Unterricht kann jedoch auch mit nur zwei LEGO-Robotern durchgeführt werden. In der Lerneinheit "Sinn für Sensoren - Sensoren für die Sinne" werden die Sinne von Menschen und Tieren in den Vordergrund gestellt. Die praktischen Aufgaben mit den Robotern werden davon abgeleitet. Der modulare Aufbau jeder Lerneinheit bietet viele unterrichtliche Einsatzmöglichkeiten. Lehrkräfte können ihre Kurse flexibel zusammenstellen. Damit können die speziellen Bedingungen eines konkreten Kurses, zum Beispiel Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler, berücksichtigt werden. Die gesamte Lerneinheit ist in vier Kapitel unterteilt: Sinne und Sensoren Die Schülerinnen und Schüler lernen die Definitionen von Sinnen und Sensoren kennen. Sinne des Menschen Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich das Thema "Sinne des Menschen" und überprüfen die Sinne auf technische Realisierbarkeit. Darüber hinaus lernen sie humanoide Roboter kennen und diskutieren über die Herausforderungen des Ziels des RoboCup Wettbewerbs im Jahr 2050. Sinne der Tiere Nach einer Einführung in die Sinne, über die Tiere im Gegensatz zum Mensch verfügen, werden einige der Sinne mit Hilfe der Sensoren des Lego Mindstorms NXT Roboters in Aufgaben nachgebildet. Anwendungen von Sensoren Die Schülerinnen und Schüler lernen Anwendungen von Sensoren aus ihrem Alltag kennen und realisieren diese mit den Robotern. Realisierung Fraunhofer IAIS Eule istockphoto.com Blumenladen Dank an Pusteblume Blumen und mehr..., Sankt Augustin Band 1 der Roberta®-Reihe: Grundlagen und Experimente NXT Band 3 der Roberta®-Reihe: Programmieren mit Java Berns, Karsten; Schmidt, Daniel: Programmierung mit LEGO MINDSTORMS NXT, Springer Verlag, 2010, ISBN: 978-3-642-05469-3 Schiessle, Edmund: Sensortechnik und Messwertaufnahme. Vogel Verlag, 1992, ISBN 3-8023-0470-5
