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08. 09. 2011

 

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Bildung + Innovation

Das Online-Magazin zum Thema Innovation und Qualitätsentwicklung im Bildungswesen

„Roboter üben eine große Faszination auf Mädchen aus“

„Roberta“ begeistert Mädchen für Naturwissenschaft und Technik

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Thorsten Leimbach

Das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS führt seit neun Jahren die Initiative „Roberta – Lernen mit Robotern“ durch, mit der insbesondere Mädchen für Naturwissenschaften und Technik begeistert werden sollen. Die Online-Redaktion sprach mit dem Projektleiter Thorsten Leimbach über das Angebot, die Verbreitung und weitere Entwicklungsmöglichkeiten von Roberta.


Online-Redaktion: Was verbirgt sich hinter dem Namen „Roberta“, und welche Ziele verfolgt das Fraunhofer-Institut (FHI) mit dieser Initiative?

Leimbach: Ziel der Roberta-Initiative ist es, mit Roboterkursen das Interesse insbesondere von Mädchen, aber auch von Jungen für Informatik, Technik und Naturwissenschaften nachhaltig zu wecken. Der Frauenname „Roberta“, in dem das Wort „Roboter“ steckt, soll bereits Mädchen direkt ansprechen.

Online-Redaktion: Wie entstand die Idee zu diesem Projekt?

Leimbach: Die Idee entstand vor zehn, elf Jahren. Anlass war die Tatsache, dass es zu wenige Wissenschaftlerinnen gab. Gleichzeitig beschäftigten wir uns mit der Frage, in welchem Alter man sich für den Berufswunsch Wissenschaftler oder Wissenschaftlerin entscheidet. Der damalige Institutsleiter Prof. Dr. Christaller hatte gemeinsam mit Frau Monika Müllerburg die Idee, gezielt darauf zu schauen, ab wann Mädchen und Jungen ihren Berufswunsch im technischen Bereich oder in den Naturwissenschaften entwickeln. Diese Gedanken mündeten schließlich in die Konzeption des Projekts „Roberta – Lernen mit Robotern“, die hier am FHI 2002 mit der ehemaligen Projektleiterin Frau Müllerburg im Team mit Frau Theidig, Herrn Börding und Frau Petersen entstand. Im gleichen Jahr bewilligte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unseren Antrag auf Förderung. So konnte das Projekt „Roberta – Lernen mit Robotern“ starten.

Online-Redaktion:
Woraus besteht Roberta?

Leimbach: Roberta besteht im Wesentlichen aus vier Säulen, in deren Mittelpunkt der Roboter steht. Die erste Säule sind die gendergerechten Roboterkurse, d.h. Kurse, die Mädchen und Jungen gleichermaßen ansprechen und die Begeisterung für Technik und Naturwissenschaften wecken. Als zweite Säule bilden wir am IAIS und an anderen Standorten in Deutschland Lehrkräfte und weitere Personen mit pädagogisch-didaktischem Hintergrund aus, denen wir zeigen, wie man mit den Materialien umgeht, wie man gendergerechte Kurse entwickelt und wie das Roboterkonzept insgesamt funktioniert. Gendergerecht bedeutet, darauf zu achten, dass man zum Beispiel dem unterschiedlichen Tempo der Geschlechter gerecht wird und z. B. den Mädchen nicht ungefragt hilft, denn dies kann zu dem Gefühl führen, es nicht allein zu können. Darüber hinaus gibt es viele weitere Aspekte, die im Bezug auf die gendergerechte Kursgestaltung zu beachten sind. All diese Punkte wurden in der unabhängigen Begleitforschung der Universität Bremen und im Abschlussbericht der geförderten Projekte „Roberta – Mädchen erobern Roboter“ und „Roberta goes EU“ veröffentlicht.

Ein weiterer wesentlicher Punkt und damit die dritte Säule sind die Materialien, die wir entwickelt haben: die so genannte Roberta-Reihe, die den Lehrkräften als Nachschlagewerk für ihre Kursvorbereitung dient. Zusätzlich gibt es die RobertaRegioZentren, die wir als vierte Säule des Roberta-Konzepts im Laufe der Förderprojektlaufzeit bis 2008 in Deutschland und in anderen europäischen Ländern aufgebaut haben. Die RobertaRegioZentren dienen Lehrkräften als regionale Anlaufstellen. Gleichzeitig mit der Gründung erfolgten Roberta-Schulungen, bei denen bis zu zwölf Lehrkräfte pro Zentrum beschult worden sind. Diese Lehrkräfte können sich an dem RegioZentrum austauschen und Materialien ausleihen.

Online-Redaktion: Wie werden die Multiplikatorinnen und Multiplikatoren geschult?

Leimbach: Wir haben spezielle Coaches, die die Schulungen durchführen. Diese unterliegen von uns genau festgelegten Qualitätsstandards in Bezug auf die Dauer, die Anzahl der Teilnehmer/innen und natürlich den Schulungsinhalt und -aufbau. Zudem wird jede Roberta-Schulung evaluiert, um die hohe Qualität auch langfristig zu gewährleisten. Der Klient erfährt in einer Live-Atmosphäre, was es heißt, mit dem Roboter zu arbeiten. In Theorieblöcken, die sich mit praktischen Anteilen abwechseln, bekommt er die Inhalte über das Roberta-Konzept vermittelt. Er muss selbst einen Roboter konstruieren, bauen, programmieren und testen sowie sich ganz zum Schluss selbst Aufgaben ausdenken, die dann wiederum von anderen getestet werden. So erfährt er in der Schulung, wie Roberta funktioniert und wie man das Projekt im Schulkontext durchführt. Anschließend können sich die Lehrkräfte die Materialien je nach Kapazität der RegioZentren für kurze Zeit kostenlos ausleihen und in der Schule in Form eines Kurses oder einer Projektwoche ausprobieren. Die meisten Schulen beschaffen sich danach das Material dann aber auch selbst, entweder mit Hilfe eines regionalen Sponsors oder über Elterninitiativen.

Online-Redaktion: Welche anderen Unterstützungssysteme gibt es noch?

Leimbach:
Wir bieten ein Portal an, welches das Netzwerk bündelt. Jede zertifizierte Person hat die Möglichkeit, sich auf dem Portal zu registrieren. Im internen Bereich erhält sie weitere Materialien. Das Portal wird zukünftig auch den Austausch der Lehrerinnen und Lehrer untereinander erleichtern. Viele Lehrkräfte machen sich natürlich selbst Gedanken über die Schulunterrichtseinheiten oder Wettbewerbsvorbereitungen und würden dieses Wissen gerne ebenfalls anderen zur Verfügung stellen. Mit dem Portal besteht dann zukünftig die Möglichkeit, eigene Materialien hoch zu laden und dem Netzwerk zur Verfügung zu stellen, in dem man mit Lehrkräften interagieren kann, die geographisch weit entfernt sind.

Online-Redaktion: Wie weit ist Roberta verbreitet?

Leimbach: Dadurch, dass Roberta als EU-Projekt gefördert wurde, sind wir natürlich auch im Ausland aktiv gewesen. Die flächendeckende Verbreitung ist hier zwar noch nicht so weit fortgeschritten, aber es wurden in fünf europäischen Ländern Pilot-RegioZentren eingerichtet, die sich sehr gut entwickeln. In Italien beispielsweise ist Roberta mit dem italienischen Netzwerk „scoula di robota“ verknüpft. Sie haben das Konzept für ihr Robotiknetzwerk adaptiert.

In Deutschland ist es so, dass wir in Nordrhein-Westfalen mittlerweile flächendeckend sind, d.h. es gibt bereits 20 RegioZentren, und es kommen noch weitere 20 hinzu. Die Landesregierung bzw. das Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung übernimmt die Kosten, die bei einer Schulung entstehen. Das Ministerium hat eine eigene Initiative, die sich „Zukunft Innovation“ nennt. Im Rahmen dieser Initiative werden so genannte zdi-Zentren aufgebaut, die Aktivitäten in den MINT-Fächern zwischen Hochschulen, Schulen und Firmen bündeln. Roberta knüpft an diese zdi-Zentren an. Wenn es in einer Region zum Beispiel schon Robotikaktivität gibt, können wir hier sehr leicht auch Roberta-Schulungen durchführen. Die Kosten, die dabei entstehen, übernimmt dann das Ministerium. So würden wir langfristig natürlich gerne in allen Bundesländern arbeiten.

Online-Redaktion: Welches sind Ihre Aufgaben als Projektleiter von Roberta?

Leimbach: Meine Aufgabe ist es, das Projekt zu leiten, weiterzuführen, zu verbreiten und zu sehen, wo die nächsten Entwicklungsschritte sind. Wie bereits erwähnt, besteht das Konzept aus mehreren Bausteinen, und man muss immer im Auge behalten, wie sich die jeweiligen Felder weiterentwickeln. Angefangen haben wir 2002 mit einem Roboterbausatz LEGO Mindstorms, und im Laufe der letzten neun Jahre brachten LEGO und andere Firmen viel Neues heraus, auf das wir aufbauen müssen. Man kann zwar nach wie vor den ursprünglichen Bausatz benutzen, dennoch ist es wichtig, die eingesetzten Materialien und die durchgeführten Schulungen auf dem aktuellen Wissensstand zu halten und ggf. an neue Gegebenheiten anzupassen. Allerdings reden wir mittlerweile bei Roberta von einer Initiative und nicht mehr von einem Projekt, weil wir keine feste Endlaufzeit haben. Ein Projekt war es im vom BMBF geförderten Kontext bis 2006 und anschließend noch einmal in der EU-Förderung bis 2008.

Online-Redaktion: Wird Roberta ausschließlich an Schulen eingesetzt?

Leimbach: Wir richten uns etwa zu 70 bis 80 Prozent an Schulen, im Kontext der RegioZentren gibt es aber auch Hochschulen, die Kurse für Kinder anbieten. Einige Hochschulen haben es in ihr Studienangebot integriert, so dass Lehramtsstudenten darin direkt ausgebildet werden und später an den Schulen oder an Hochschulen ihr Wissen weitergeben können. Ergänzend bietet die Roberta-Academy Kurse an außerschulischen Lernorten wie z.B. dem Deutschen Museum in Bonn regelmäßig an.

Online-Redaktion: Wird Roberta gemeinsam für Jungen und Mädchen unterrichtet?

Leimbach: Man kann es gleichzeitig unterrichten, wir geben aber die Empfehlung, den Kurs erst einmal nur für Mädchen auszurichten. Untersuchungen haben eindeutig gezeigt, dass, wenn beide Geschlechter an einem Kurs teilnehmen, sich die Mädchen schnell von den Jungen beeindrucken lassen.

Ein ganz einfaches Beispiel, das wir immer wieder in unseren Kursen benutzen, ist das Fahren eines Quadrats, eine einfache Aufgabe zum Einstieg. Hierbei muss der Roboter so programmiert werden, dass er im Quadrat fährt. Die Mädchen erfüllen die Aufgabe wirklich per definitionem, sprich der Roboter fährt eine exakte 90 Grad-Kurve, und die vier Seiten des Quadrats sind genau gleich lang. Bei den Jungs ist es eher so, dass sie alles sehr schnell machen wollen. Wenn die Fahrt ihres Roboters in etwa wie ein Quadrat aussieht, gehen sie gleich zur nächsten Aufgabe. Das führt dazu, dass die Mädchen denken, dass sie viel langsamer sind. Sie wissen ja nicht, dass die Jungen die Aufgabe nicht richtig gelöst haben. Das führt zu Frust, und darauf muss man gezielt reagieren. Hat man die Mädchen zunächst aber alleine unterrichtet, ist es für sie danach kein Problem mehr, weitere Kurse auch mit den Jungen zu absolvieren. Die Mädchen besitzen dann genug Selbstvertrauen in ihre eigenen Fähigkeiten, dass sie sich auch gegenüber Jungen behaupten können bzw. sich nicht mehr so einfach beeindrucken lassen.

Online-Redaktion: Wie kommt das Projekt bei den Mädchen an?

Leimbach: Sehr gut, sonst würden wir es nicht schon seit neun Jahren anbieten können. Man merkt immer wieder, dass die Roboter, die wir einsetzen (oft sind diese an Vorbildern aus der Biologie wie Ameisen oder Bienen angelehnt), eine große Faszination auf Mädchen ausüben. Wir benutzen ja LEGO oder Fischertechnik, und zumindest LEGO kennen die meisten, so dass es keinerlei Berührungsängste gibt. Dadurch, dass man bei den Robotern eine sehr offene Umgebung hat, können wir als Einstieg eine Programmierumgebung wählen, die einen leichten Zugang ermöglicht, gleichzeitig aber auch die Erstellung komplexer Programme zulässt. Zusätzlich gibt es langfristig die Option, auf übliche Programmiersprachen umzusteigen, die auch an Schulen und Hochschulen gelehrt werden. Dadurch besteht eine durchgängige Entwicklungsmöglichkeit bis hin zur Hochschule und zur studentischen, beruflichen Ausbildung.

Online-Redaktion: Beeinflussen die Roberta-Kurse die Mädchen bei ihrer Berufswahl?

Leimbach:
Wir wissen von vielen Lehrkräften und RegioZentren, dass es oft vorkommt, dass diejenigen Mädchen, die früher einmal einen Roberta-Kurs absolviert haben, jetzt selbst Roberta-Kurse an Hochschulen anbieten. Am RegioZentrum in Hamburg-Harburg beispielsweise gibt es viele Studentinnen, die als Schülerinnen einen Roberta-Kurs besucht haben. Ebenso zeigen Beispiele aus Berlin, dass Schülerinnen, die in einem Roberta-Team waren, sich nach ihrer Schullaufbahn für einen technischen Beruf entschieden haben. Um dies aber wirklich fundiert mit Zahlen belegen zu können, würden wir gerne eine langfristig angelegte Evaluation über mehrere Jahre durchführen.

Online-Redaktion: Welche Pläne haben Sie noch für die Zukunft?

Leimbach: Zum einen natürlich die weitere Verbreitung Robertas. Wie oben erwähnt, haben wir es in NRW schon geschafft, Roberta flächendeckend anzubieten; im Saarland gibt es auch Ansätze, und in Berlin ist die Initiative in den „eEducation Masterplan“ des Berliner Senats integriert, der an Roberta beteiligte Schulen mit Roberta-Kästen ausstattet. Unser Ziel ist es, das in den anderen Bundesländern auch oder in ähnlicher Weise umzusetzen.

Eine andere Entwicklung sehen wir eindeutig in den bei den Kursen eingesetzten Materialien. Auch hier bleibt die Zeit nicht stehen. Wir erhalten mit den Smartphones zusätzliche Möglichkeiten, Roboter zu steuern und zu programmieren. Es gibt auch bei Roberta mittlerweile Ansätze, die zeigen, wie man seine eigene Smartphone-Applikation (App) programmiert, um damit Roboter zu steuern. Das ist insbesondere für Kinder und Jugendliche ein weiterer Motivator, sich mit Technik und Naturwissenschaften zu beschäftigen. Fast alle haben heute ein eigenes Smartphone. Die selbst programmierte App dann in Verbindung mit einem Roboter zu nutzen ist verführerisch. Ähnliches gilt für den Spielekonsolebereich. Wii Remote Controller oder den Kinect-Sensor von Microsoft, die man eher aus anderen Zusammenhängen kennt, benutzen wir mittlerweile auch, um Roboter zu steuern und Anwendungsszenarien im MINT-Bereich aufzuzeigen. Dadurch kann man neue Möglichkeiten schaffen, Roboter in einem Klassenzimmer zu verwenden. Diese Geräte werden für etwas genutzt, das vordergründig mit Lernen gar nicht in Verbindung steht. Darin sehen wir eine zusätzliche Möglichkeit, Jugendliche für Technik und Naturwissenschaften zu begeistern.

Wenn es uns gelingt, neue Fördergelder zu akquirieren, möchten wir außerdem das Online-Portal weiter ausbauen, Foren einrichten, eine komplette Web-2.0-Funktionalität schaffen. Eine interaktive iPad-App zu Roberta bietet im Hinblick auf Konstruktion und Programmierung ebenfalls ganz neue Möglichkeiten für unsere Schulungen und Kurse. Von vielen Jugendlichen wird erwartet, dass man solche neuen Geräte und Funktionalitäten nutzt, und so ist Roberta auch bei Facebook, Twitter und Youtube zu finden. Aus unserer Sicht müssen diese neuen Technologien und Medien bedient werden, wenn man junge Menschen ansprechen will.

Wir sehen Roboter als Technologieträgerplattform, die viel mehr bietet als die reine Robotik, auf der man Solarzellen installieren oder die man mit einem Handy steuern oder über die man sogar einen Roberta-Roboter twittern lassen kann.


Thorsten Leimbach hat an der Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg und an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg studiert. Seit 2007 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und seit 2008 in der Projektleitung der europaweiten Initiative „Roberta – Lernen mit Robotern“. Thorsten Leimbach ist zudem Autor und Koautor zahlreicher im Roberta-Kontext erschienener Bücher und Veröffentlichungen.


Autor(in): Petra Schraml
Kontakt zur Redaktion
Datum: 08.09.2011
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