Themen

Technologie / Robotik

Ein Schwerpunkt des PANaMa-Projekts bildete in der Projektphase von 2018 bis 2020 das Thema „Robotik und Automatisierung“. Der Hintergrund für dieses Thema ist die schnelle Veränderung der Arbeitswelt durch die Digita-lisierung in vielen Bereichen von Wirtschaft, Industrie und Handwerk. Nicht nur viele Produktions- und Lieferabläufe sind ohne den Einsatz digitaler Technik kaum noch denkbar, sondern auch traditionelle Berufsfelder in Handwerk oder der Landwirtschaft werden zunehmend durch digitale Medien und Technik geprägt. Hierauf sollten Jugendliche in ihrer Schulzeit – egal für welchen Beruf sie sich später entscheiden – vorbereitet sein. Dies geschieht allerdings bisher trotz zahlreicher Digitalisierungsinitiativen im Bildungsbereich nur bedingt.Das PANaMa-Projekt hat daher dieses Thema aufgegriffen und möchte dazu anregen, Robotik und Programmieren als Teil des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts mit in die schulische Ausbildung zu integrieren und somit ein Grundverständnis digitaler Vorgänge bei den Schülerinnen und Schülern zu schaffen. Gleichzeitig sollte mit der Ar-beit an Robotern das Interesse bei den Jugendlichen an möglichen Arbeitsfeldern, in denen Digitalisierung eine Rolle spielt, gefördert werden.Darüber hinaus wurden im PANaMa-Projekt Konzepte für ein außerschulisches Angebot für Jugendliche unterschiedlicher Altersstufen erarbeitet, mit dem ebenfalls digitale Kompetenzen gefördert werden. Einige dieser Lern- und Unterrichtskonzepte stellen wir Ihnen hier zur Verfügung. Mit den Bereichen Kryptografie/Codierungstheorie und Robotik bieten wir zwei Perspektiven auf das Thema Digitalisierung. Sie können sowohl in der Schule aber auch privat von Jugendlichen umgesetzt werden. Für Rückfragen können Sie sich gern per Mail weiterhin an uns wenden: wilken@leibniz-ipn.deInteressante Themen um Technologie, Roboter und Digitales finden Sie zudem auch auf Deutsch und Dänisch auf der Webseite https://teknologiskolen.dk.flamingo.ws/de/, die ebenfalls im Rahmen des PANaMa-Projekts entstanden ist.

Themenbereiche

Kryptografie/Codierungstheorie

Bei der Kryptographie handelt es sich um das mathematische Teilgebiet, das sich mit der sicheren Verschlüsselung von Informationen beschäftigt. Immer, wenn irgendwo Informationen ver- oder entschlüsselt werden müssen, um diese sicher zu übertragen (z.B. Passwörter), werden Verfahren der Kryptographie genutzt. Im Alltag stellen Nachrichten- dienste, Browser-Adressen, Internet-Logins oder WLAN-Zugänge die größten Berührungspunkte dar. Häufig werden Verschlüsselungen genutzt, ohne dass man die Verschlüsselung bewusst mitbekommen oder die Notwendigkeit zu hinterfragen.

Die Kodierungstheorie beschäftigt sich hingegen damit, wie Informationen in eine andere Darstellung überführt (kodiert) werden können, sodass auch bei Störungen eine zuverlässige Übertragung möglich ist. Dabei kommt es darauf an, dass Übertragungsfehler von Computern erkannt werden können (wie beim Scannen von Strichcodes an der Supermarktkasse) oder Fehler sogar korrigiert werden können (wie beim Abspielen von DVDs mit Kratzern oder bei der Kommunikation von Raumsonden mit der Erde).

Beide Themen sind ein elementarer Bestandteil digitaler Technologie und Kommunikation.

Unterrichtsmaterialien

Kryptografie

Einführung Kryptografie
Cäsar Verschlüsselung
Cäsar mit dem PC
Skytale
Vigenere
Asymmetrische Verschlüsselung
Zusammenfassung Verschlüsselung

Codierungstheorie

ASCII
Hamming-Code
ISBN-13

Robotik

Die Konzepte zur Robotik, die im Rahmen der Forschungscamps umgesetzt wurden, wurden vom dänischen Projektpartner an der Teknologiskolen, Odense, entwickelt. Hier wurde mit unterschiedlichen Mikroprozessoren wie arduino oder micro:bit gearbeitet, wie beispielsweise die Steuerung für einen kontaktlosen Seifenspender. Eine Anleitung finden Sie nachfolgend in den Videotutorials:

Einführung micro:bit
Kontaktloser Seifenspender

Im RoboCamp entstanden im Herbst 2019 zwei an industrielle Vorbilder angelehnte Roboter: eine Farbsortiermaschine und ein Transportroboter. Zur Steuerung wurde ein Arduino-Mikroprozessor verwendet, der Aufbau der Roboter erfolgte mit LEGO®-Bauelementen. Anleitungen zum Bau und zur Programmierung finden Sie über die Webseite des Projektpartners unter https://www.teknologiskolen.dk/robocamp2019/

Weitere Anregungen und Materialien zu den Themen Robotik und Technologie über https://teknologiskolen.dk.flamingo.ws/de/

Ozobot-Miniroboter (Ausleihe an Schulen)

Um den Schulen in der Programmregion die Gelegenheit zu geben, die Beschäftigung mit Robotern im Unterricht auszuprobieren, stellt das IPN Leibniz-Institut auch weiterhin aus dem PANaMa-Projekt Klassensätze mit Mini-Robotern der Firma Ozobot zur Verfügung. Diese können für 4 Wochen von Schulen ausgeliehen werden. Geeignet sind diese v.a. für die Jahrgangsstufen 5 – 9 und bieten die Möglichkeit erste Erfahrung in der Programmierung zu vermitteln. Wir bieten hierzu eine kurze Einweisung in die Möglichkeiten dieser Miniroboter an. Nähere Informationen zu Anwendungsmöglichkeiten finden Sie auch über die Webseite https://ozobot.com/educate , wo es neben Tutorials ebenfalls praktische Lehrbeispiele zu finden gibt. Möchten Sie für Ihre Klasse oder Ihren Kurs einen Klassensatz ausleihen, schicken Sie uns eine Mail an: wilken@leibniz-ipn.de.

Schülerkuratierte Ausstellungen

Ein zentraler Punkt im PANaMa-Projekt war die Zusammenarbeit von Unternehmen aus allen Wirtschaftsbereichen mit Schulen aus der Region. Insbesondere auf deutscher Seite entstanden hier vielfältige Kooperationen, bei denen Unterrichtsthemen der naturwissen- schaftlichen Fächer mit Arbeitsgebieten von Betrieben zusammengeführt wurden. Die Schülerinnen und Schüler hatten so die Möglichkeit, einerseits die Praxisbezüge ihres Lernstoffes zu entdecken, andererseits lernten sie die mannigfaltigen Berufsfelder kennen, die es in ihrer Stadt oder in ihrer Region gibt.In einzelnen Projekten erarbeiteten die beteiligten Lehrkräfte mit ihren Schülern die Themen, lernten die Unternehmen vor Ort kennen und gestalteten aus dieser Arbeit Präsentationen in Form von kleinen Ausstellungen an den jeweiligen Schulen. Das Konzept für die Projekte sowie die Ausstellungen lieferte das PANaMa-Projekt und unterstütze die Jugendlichen vor Ort beim Aufbau. Hierbei wurde auf ein Ausstellungskonzept zurückgegriffen, das sich bereits in in einem früheren IPN-Projekt bewährt hatte. (Nähere Informationen hierzu finden Sie unter http://www.exponeer.de/index.php/de/ ). Auf dänischer Seite wurden die Projekte in Form von kleinen interaktiven Präsentationen umgesetzt.