Besuch an der International University

Kursnachmittag an der

International University in Germany

Bruchsal

Am Freitag den 06.07.2001 besuchten 13 Schülerinnen und Schüler der Klassenstufe 11 und 12 des St. Paulusheims die International University in Germany. Professor Cloete hatte zu einem Nachmittagskurs mit dem Thema visuelle Programmierung von Robotern eingeladen. Ziel dieses Nachmittages war es, hauptsächlich auf experimentellem Weg Bewegungsabläufe zu programmieren.

So trafen wir uns um 15.00 Uhr an einem recht heißen Freitag Nachmittag in der International University in Germany um uns 3 Stunden mit dem Aufbau von Programmen aus Prozeduren, Sequenzen sowie mit Input, Output, Druck- und Lichtsensoren zu beschäftigen.

Nach einer kurzen Einführung in die Begriffe CPU, Input, Output ging es auch schon daran, die 4 kleinen gelben Lego-Kästchen näher kennen zu lernen. Professor Cloete hatte 4 Roboter des Typs LEGO - MINDSTORMS vorbereitet. Diese bestehen aus einem RCX - Microcomputer auf Intel-Basis. Vollständig gekapselt in einen Lego-typischen gelb-schwarzen Kasten zeigt er nach außen nur 2 Reihen von Input und Output Anschlussstellen, ein Display mit 4 Schaltern sowie eine Infrarotschnittstelle und einen Lautsprecher. Zuerst einmal musste des Betriebssystem vom Computer über die erwähnte Infrarotschnittstelle an den RCX übertragen werden. An diesen Kasten waren dann zwei kleine Elektromotoren angesteckt, die die beiden Hinterräder getrennt bewegen konnten. Diese Motoren waren über entsprechende sytemeigene Steckteile mit den Outputfeldern verbunden.
RCX beim Übertragen des Programmes
per Infrarotschnittstelle

Wie sich schnell zeigte, hatten die Schüler mit dieser intuitiv bedienbaren Programmierschnittstelle recht wenig Probleme, denn im Gegensatz zum sonst üblichen Informatikunterricht kann es auf diese Weise nicht zu den so gefürchteten Syntaxfehlern kommen. Schon nach kurzer Zeit hatten sich alle an das Handling der Robotics Invention System Software gewöhnt. Aus vorgefertigten Bausteinen konnten sowohl lineare Programmstrukturen als auch kompliziertere mit Abfragen und Fallunterscheidungen zusammengefügt werden. Aus den vorgefertigten Prozeduren wie Motor an/aus oder dem Erzeugen eines Tones konnten auch Schleifen sowie Unterprogramme zusammengefügt werden.
Screenshot der Programmieroberfläche

Professor Cloete mit der Gruppe 2

Der Einstieg in die Programmierung über die Erzeugung eines Tones, dann folgend mehrerer Töne und letzlich eines kleinen Liedes führte sehr zügig zu den Begriffen Sequenz und Prozedur. Dann sollte es als erstes einmal daran gehen, den Roboter mit Hilfe der beiden Motoren zu bewegen.
Erste Gehversuche (Video 15 Sekunden, 1,3 MByte)

Nachdem wir gelernt hatten, die Motoren gezielt anzusteuern, sollten die Bewegugen des Roboters natürlich auch durch Einwirkungen von außen geteuert werden. So sollte der Roboter auf das Anstoßen an ein Hinderniss und das Überfahren einer Markierung reagieren. Deshalb beschäftigten wir uns mit den Sensoren als Inputs sowie deren Auswertung. Wir hatten zwei verschiedene Sensortypen zur Verfügung, zum einen den Drucksensor, der als Schalter benutzt werden konnte und einen Lichtsensor, bei dem das ausgesandte Licht im Rotbereich aufgrund unterschiedlicher Reflexionsgrade des Untergrundes zu verschieden hohen Spannungswerten des Lichtsensors führen.
Nebenstehendes Bild zeigt den Versuchsaufbau, bei dem dunkelbraunes Klebeband auf einem weißen Karton ein Rechteck markierte. Beim Überfahren des Bandes sollte der Roboter anhalten, umdrehen und dann wieder zurück in das Innere des so markierten Rechteckes fahren.
zweiter Versuch (Video 15 Sekunden, 1,3 MByte)
Letztlich gelang es allen Gruppen ihren Roboter entsprechend zu programmieren. Als Beispiel ist der Roboter der Gruppe 4 hierzu sehen. (Video 15 Sekunden, 1,3 MByte)

Zu schnell war dann plötzlich um 18.00 Uhr dieser interessante Nachmittag wieder vorbei, bei dem die anwesenden Schülerinnen und Schüler neben vielem aus dem Bereich der Informatik auch gelernt hatten, dass es gar nicht so schwer ist, den Kurzvorträgen in Englisch zu folgen. Und der anwesenden Lehrer wurde wiedereinmal bestärkt in seiner Idee, dass man immer wieder nach neuen Wegen suchen muss, um die Schülerinnen und Schüler an die Lerninhalte heranzuführen. Bleibt zu hoffen, dass solche Veranstaltungen auch zukünftig stattfinden können.

Nochmals bedanken wollen wir uns hier bei Professor Ian Cloete, der eine im Winter andiskutierte Idee - Können Schüler auf spielerischem Wege an die Programmierung herangeführt werden? - weiterverfolgte und diese dann mit der Veranstaltung in die Tat umsetzte. Ebenso sei den anwesenden Studenten gedankt, die den Gruppen je nach Lernfortschritt tatkräftig zur Seite standen. Vielen Dank auch an Mr. Layden, für die Organisation.

Und hier nocheinmal die einzelnen Gruppen:

StR. Helmut Stadtmüller
10.07.2001

Nach einer kurzen Einführung in die Begriffe CPU, Input, Output ging es auch schon daran, die 4 kleinen gelben Lego-Kästchen näher kennen zu lernen. Professor Cloete hatte 4 Roboter des Typs LEGO - MINDSTORMS vorbereitet. Diese bestehen aus einem RCX - Microcomputer auf Intel-Basis. Vollständig gekapselt in einen Lego-typischen gelb-schwarzen Kasten zeigt er nach außen nur 2 Reihen von Input und Output Anschlussstellen, ein Display mit 4 Schaltern sowie eine Infrarotschnittstelle und einen Lautsprecher. Zuerst einmal musste des Betriebssystem vom Computer über die erwähnte Infrarotschnittstelle an den RCX übertragen werden. An diesen Kasten waren dann zwei kleine Elektromotoren angesteckt, die die beiden Hinterräder getrennt bewegen konnten. Diese Motoren waren über entsprechende sytemeigene Steckteile mit den Outputfeldern verbunden.	RCX beim Übertragen des Programmes per Infrarotschnittstelle
Wie sich schnell zeigte, hatten die Schüler mit dieser intuitiv bedienbaren Programmierschnittstelle recht wenig Probleme, denn im Gegensatz zum sonst üblichen Informatikunterricht kann es auf diese Weise nicht zu den so gefürchteten Syntaxfehlern kommen. Schon nach kurzer Zeit hatten sich alle an das Handling der Robotics Invention System Software gewöhnt. Aus vorgefertigten Bausteinen konnten sowohl lineare Programmstrukturen als auch kompliziertere mit Abfragen und Fallunterscheidungen zusammengefügt werden. Aus den vorgefertigten Prozeduren wie Motor an/aus oder dem Erzeugen eines Tones konnten auch Schleifen sowie Unterprogramme zusammengefügt werden.	Screenshot der Programmieroberfläche
Professor Cloete mit der Gruppe 2 Der Einstieg in die Programmierung über die Erzeugung eines Tones, dann folgend mehrerer Töne und letzlich eines kleinen Liedes führte sehr zügig zu den Begriffen Sequenz und Prozedur. Dann sollte es als erstes einmal daran gehen, den Roboter mit Hilfe der beiden Motoren zu bewegen. Erste Gehversuche (Video 15 Sekunden, 1,3 MByte)
Nachdem wir gelernt hatten, die Motoren gezielt anzusteuern, sollten die Bewegugen des Roboters natürlich auch durch Einwirkungen von außen geteuert werden. So sollte der Roboter auf das Anstoßen an ein Hinderniss und das Überfahren einer Markierung reagieren. Deshalb beschäftigten wir uns mit den Sensoren als Inputs sowie deren Auswertung. Wir hatten zwei verschiedene Sensortypen zur Verfügung, zum einen den Drucksensor, der als Schalter benutzt werden konnte und einen Lichtsensor, bei dem das ausgesandte Licht im Rotbereich aufgrund unterschiedlicher Reflexionsgrade des Untergrundes zu verschieden hohen Spannungswerten des Lichtsensors führen. Nebenstehendes Bild zeigt den Versuchsaufbau, bei dem dunkelbraunes Klebeband auf einem weißen Karton ein Rechteck markierte. Beim Überfahren des Bandes sollte der Roboter anhalten, umdrehen und dann wieder zurück in das Innere des so markierten Rechteckes fahren. zweiter Versuch (Video 15 Sekunden, 1,3 MByte) Letztlich gelang es allen Gruppen ihren Roboter entsprechend zu programmieren. Als Beispiel ist der Roboter der Gruppe 4 hierzu sehen. (Video 15 Sekunden, 1,3 MByte)