Kinder bestimmen ihren eigenen Kurs mit der Robotik-Challenge

2. Dezember 2021 /
Alexander Glaves /
Nachrichten, Provo STEM, Öffentlichkeitsarbeit, Lehren und Lernen

Ein aufgeregtes Summen lag in der Luft, als sich Gruppen von 5-6 Viertklässlern um vier handgefertigte Roboter drängten. Jede Maschine war auf einer großen Matte geparkt, auf der eine kreisförmige Zielscheibe prangte. Schnickschnack in verschiedenen Formen und Größen war auf der Oberfläche verstreut.

Amy Rosenvall, die Moderatorin, zählte langsam herunter. "3...2...1...Los geht's!" Jedes Team von Kindern zeigte hektisch, aber methodisch auf Bereiche der Matte und plapperte, während ein Klassenkamerad, der aus ihrer Gruppe ausgewählt wurde, den Roboter per iPad steuerte.

Der hitzige Wettbewerb war der Höhepunkt von zwei Monaten Arbeit der Kinder, ihrer Lehrer und der MINT-Lehrplanbeauftragten des Bezirks, Rosenvall. Alle paar Monate wendet sich Rosenvall an eine neue Gruppe von Lehrern, um herauszufinden, ob sie am Robotik-Wettbewerb teilnehmen möchten (obwohl die Lehrer sie manchmal ausfindig machen oder darum bitten, ein zweites Mal teilnehmen zu dürfen). Wenn sie zusagen, erklären sie sich bereit, ihren Schülern jeden Tag Zeit zu geben, um an ihren Maschinen zu arbeiten. In der Regel ist die Zeit recht unauffällig - etwa 30 Minuten pro Tag, obwohl sich diese Zeit gegen Ende des Projekts aufgrund der großen Nachfrage normalerweise verlängert.

Sie werden über die Herausforderungen informiert, die ihr Roboter bewältigen muss, bevor sie loslegen. Es wird ihnen nicht gesagt, wie sie diese Herausforderungen bewältigen sollen. Sie erhalten keine Schritt-für-Schritt-Anleitung, wie sie ihren Roboter bauen sollen. Und sie erhalten auch kein sauberes Programm, das sie installieren können, um den Roboter mit Leichtigkeit zu steuern.

Einer der Grundgedanken des Ingenieurwesens, den Rosenvall den jungen Menschen vermitteln möchte, ist das Lösen von Problemen. Wenn also eine Gruppe von Schülern feststellt, dass ihr Roboterarm nicht funktioniert, können sie nicht einfach den Lehrer um Hilfe bitten. Selbst wenn sie es versuchen würden, weiß der Lehrer oft weniger über das Problem als sie selbst. Stattdessen müssen sie den Code, den sie für die Maschine geschrieben haben, durchforsten und das Problem selbst beheben. Als im letzten Jahr ein Schülerteam ein Hardwareproblem mit dem Greifarm hatte, konnten sie mit Schülern einer anderen Schule kommunizieren, um das Problem zu lösen.

Rosenvall lehrt und inspiriert oft durch Anekdoten, die sie im Laufe der Jahre gesammelt hat. Wenn die Schülerinnen und Schüler Schwierigkeiten haben, sich zu entscheiden, mit welchen Mitteln sie Objekte in die Mitte ihres Ziels, dem Ziel des Wettbewerbs, bewegen wollen, erzählt sie ihnen eine Geschichte aus ihrer Zeit als Lehrerin.

Als sie ihre Schülerinnen und Schüler auf einen Wettbewerb der Wissenschaftsolympiade vorbereitete, war die einzige Veranstaltung, an der sie nicht teilnehmen konnten, der Robotikkurs. Damals handelte es sich um einen Sumo-Wrestling-Wettbewerb mit Kampfrobotern. Doch der Robotik-Bausatz war einfach zu teuer. Sie und die Klasse hatten sich damit abgefunden, dass es für sie nicht in Frage kam. Ein Schüler wollte sich jedoch nicht von so etwas wie teuren Roboterbausätzen abhalten lassen. Am Morgen des Wettbewerbs der Wissenschaftsolympiade, als alle in den Bus stiegen, sprach er Rosenvall an und teilte ihr mit, dass er den Roboter für den Battlebots-Wettbewerb habe. In seiner Freizeit hatte er eines seiner billigen RC-Autos genommen und mit Klebeband eine selbstgebaute Kehrschaufel aus Metall befestigt, um eine Art Bulldozer zu basteln.

Hut ab vor der Kreativität, lasst es uns versuchen, dachte sie bei sich und dachte sich, dass sie zumindest ihren Hut in den Ring werfen könnten. Der letzte Platz war besser als gar kein Platz. In der ersten Runde hatte das gegnerische Team einen wunderschönen 1K-Bausatzroboter, und es schien lächerlich, ihr makroskopisches Spielzeug dagegen zu setzen (tatsächlich lachte das gegnerische Team). Dann fuhr das RC-Auto an die Tausend-Dollar-Maschine heran, hob sie mit der Kehrschaufel auf und stellte sie außerhalb des Sumo-Rings ab. Sie konnte kaum glauben, was sie gesehen hatte. Natürlich bekam sie die Gelegenheit, es noch einmal zu sehen... und noch einmal... und noch einmal, als ihr Little Robot That Could den ersten Platz bei der Battlebots-Challenge belegte. Die Geschichte vermittelt viele wichtige Lektionen. Viele Hindernisse lassen sich besser durch die Anwendung von Problemlösungstechniken überwinden, als wenn man Geld in sie hineinsteckt. Der Enthusiasmus von Kindern ist oft ein besserer Weg zum Erfolg als der Zynismus von Erwachsenen. Und natürlich ist eine der wichtigsten Lehren, die viele Schülerinnen und Schüler aus der Geschichte ziehen, dass Kehrschaufeln großartig.

Es ist schwierig, die Bedeutung dessen, was Rosenvall mit diesem Programm erreicht hat, zu unterstreichen. Ihre ursprüngliche Aufgabe bestand darin, jedes Klassenzimmer eines Lehrers mit einem Robotik-Kit auszustatten, um das MINT-Lernen im Klassenzimmer zu erleichtern. Dies schien ein bewundernswertes Ziel zu sein, aber Rosenvalls Erfahrung und ihr Instinkt sagten ihr, dass es einen effektiveren Weg gab, um das Ziel zu erreichen, die Liebe zum Lernen und zu MINT in den Herzen der Schüler zu wecken. Anstatt jedem Lehrer einen Robotik-Bausatz zu schenken, fasste sie die vorhandenen Bausätze zusammen und konzipierte einen zweimonatigen Kurs, der in einem Wettbewerb im Klassenzimmer gipfelte.

Dadurch, dass die teilnehmenden Klassen ein Ziel vor Augen haben, auf das sie hinarbeiten können, sind die Schülerinnen und Schüler durchgehend begeistert. Sie haben den nötigen Antrieb, um die Hindernisse zu überwinden, die sich ihnen in den Weg stellen könnten. Und da jedes Klassenzimmer über etwa vier Robotik-Bausätze verfügt, können sich die Schüler sowohl mit den Feinheiten der Maschine vertraut machen als auch effektiv in einem kleinen Team arbeiten.

Aktivitäten wie diese sind bekannt dafür, dass sie vor allem ein männliches Publikum anziehen. Eines von Rosenvalls Zielen war es, die Mädchen in jedem Klassenzimmer zu erreichen und ihnen schon in jungen Jahren ein Gefühl des Staunens zu vermitteln. Zu diesem Zweck stellte sie fest, dass sich Mädchen viel eher an der Robotik beteiligen, wenn sie die Geschichte hinter dem, was sie tun, verstehen. Der Wettbewerb im Klassenzimmer ist zum Teil darauf ausgerichtet, diese Geschichte zu vermitteln. Und den Gruppen von Mädchen nach zu urteilen, die schreien und auf ihren Roboter zeigen, wenn die Zeit abläuft, hat sie damit großen Erfolg gehabt.

Im Moment ist das Programm noch relativ klein. Es gibt insgesamt etwa 4 Sets, was bedeutet, dass im gesamten Bezirk vier Klassen gleichzeitig teilnehmen können. Für die Größe des Programms und sein Budget ist es jedoch weit über seiner Gewichtsklasse angesiedelt. Einer der schönsten Aspekte des Programms ist seine Skalierbarkeit. Mehr Mittel bedeuten mehr Robotik-Bausätze, was wiederum mehr Kindern die Möglichkeit gibt, sich mit dem Programm zu beschäftigen, das dadurch möglich ist.