Die kleine Maschine auf Rollen „Robotont“ ähnelt einem Staubsaugerroboter – der Großteil seines Gestells kommt aus dem 3D-Drucker
Wenn Roboter den Unterricht begleiten
„Guten Morgen, liebe Schüler. Heute lernt ihr, wie Code denkt.“ Die Aufgabe: Den kleinen Roboter auf Rollen so zu programmieren, dass er beim Fahren durchs Klassenzimmer nicht gegen die Tische stößt. Die Schüler beraten sich und geben die Befehle ein. Schon wird der Code gestartet – der Roboter fährt los. Ein Szenario, das als denkbares Zukunftsbild für den Schulalltag dient.
Die Umsetzung einer solchen Entwicklung ist aber nicht selbstverständlich. Denn trotz wachsender gesellschaftlicher Bedeutung von Robotik und Künstlicher Intelligenz (KI) stellen diese Bereiche für heimische Bildungseinrichtungen derzeit noch eine Hürde dar. Generell steht Österreich KI zurückhaltender gegenüber als andere Länder in Europa. Die Akzeptanz hat aber hierzulande zuletzt zugenommen. Über 60 Prozent stehen KI inzwischen positiv gegenüber, wie eine aktuelle Studie der Unternehmensberatung EY ergeben hat. Das ist ein Anstieg um 12 Prozent im Vorjahresvergleich.
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Barrieren mindern
Um die Vermittlung von Robotik- und KI-Kompetenzen an Schulen künftig zu stärken, hat ein internationales Forschungskonsortium, an dem auch Joanneum Research beteiligt ist, das Projekt „ARAISE“ gestartet. „Im Speziellen wollen wir Barrieren, welche dem Einsatz von Robotern im Unterricht im Wege stehen, gezielt mindern“, sagt Benjamin Breiling, Leiter der Kompetenzgruppe Robotics Training Center an der Joanneum Research. Dies betreffe die Leistbarkeit von Robotertechnologien, die Verfügbarkeit von passenden Unterrichtsmaterialien und die Vielschichtigkeit des Themenbereichs Robotik an sich.
Entwickelt wird eine offene, leicht nutzbare Roboterplattform mit intuitiven Programmierschnittstellen und inklusiven Mensch-Roboter-Interaktionsfunktionen. Dazu zählt etwa die Gesten- oder Sprachsteuerung. „Wir wollen eine Lernplattform schaffen, die es ermöglicht, Robotik auf unterschiedlichen Fähigkeitsstufen in den Unterricht zu integrieren“, sagt Breiling der futurezone. Schüler sollen möglichst unabhängig von persönlichen Voraussetzungen, sozialen Rahmenbedingungen und ihrer Schule die Möglichkeit erhalten, wichtige Aspekte der Robotik zu erlernen und anzuwenden.
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3D-Druck
In seiner Größe ist „Robotont“ mit einem Staubsaugerroboter vergleichbar. Der Großteil des Chassis’ kommt kostengünstig aus dem 3D-Drucker. „Für die Fortbewegung sind 3 omnidirektionale Räder verbaut, wodurch sich der Roboter frei, insbesondere auch seitwärts, in der Ebene bewegen kann“, sagt der Forscher. Für die Umgebungswahrnehmung sind diverse Sensoren verbaut, welche etwa das Erkennen von Objekten oder das Erstellen einer Karte ermöglichen.
Über eine Programmierschnittstelle können die Sensoren und Motoren angesteuert werden. Einsteiger könnten auch eine tragbare Steuerungseinheit benutzen, um Robotont manuell zu navigieren. Durch sein Design, seine Benutzeroberfläche und seine Kommunikation nach außen – etwa per Sprachausgabe – soll er sich selbst erklären und die Schüler ein Stück weit leiten.
Fakten
An dem von der EU kofinanzieren Projekt sind 5 Partner aus 4 Ländern beteiligt. Die Konsortialführung hat die Universität Tartu in Estland inne. Aus Österreich sind neben Joanneum Research Robotics auch die Österreichische Computer Gesellschaft beteiligt. Weitere Partner sind die Association Digital Fabrication Laboratory in Bosnien und Herzegowina und die Akademija strukovnih studija Politehnika in Polen.
110 Lehrkräfte werden über das „Train the Trainer“-Programm geschult. Diese geben ihr Wissen in Folge an 40 Schulen und damit rund 1.200 Schülerinnen und Schüler weiter.
Mithilfe der multimodalen Interaktionsformen entstehe Breiling zufolge eine größere Anzahl an Nutzungsmöglichkeiten. „Dadurch kann bei der Unterrichtsgestaltung auf individuelle Bedürfnisse mehr Rücksicht genommen werden.“ Zudem könne die textuelle Programmiersprache umgangen werden, deren Verwendung und Erlernen nicht nur schwierig, sondern auch zeitaufwendig sein kann.
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Roboter zum Ausleihen
Im Zuge des „Train the Trainer“-Programms bekommen Lehrkräfte die Möglichkeit, die Roboterplattform und ihren Funktionsumfang kennenzulernen. „Dazu erstellen wir im Vorfeld ein Curriculum, welches wichtige Themen der Robotik wie Navigation, Sensorik oder Steuerung aufgreift und diese in Form von Anwendungsbeispielen für den Unterricht entsprechend aufbereitet“, betont Breiling.
In Folge könnten technologievertraute Lehrkräfte Kollegen unterweisen, womit der Effekt des Programms weiter verstärkt würde. Ein weiterer Bestandteil des Programms sei die Online-Verfügbarkeit, von Beispielanwendungen, Anleitungen oder Bauplänen. Evaluiert werde zudem die Einführung eines Leihmodells. Damit könnten Schulen den Roboter günstig ausleihen und teure Anschaffungskosten umgehen.
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