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Homepage > Aktivitäten > Informatik > Programmieren > 1, 2, 3 ... > Klasse 4 bis 6 > 6: Robotik mit Thymio > Thymio, der Roboter

6.1: Thymio, der Roboter

Autor/inn/en:
Publikation: 26.9.2016
Lernstufe: 3
Übersicht: Die Schüler machen sich mit dem Roboter Thymio vertraut. Sie probieren die verschiedenen Betriebsmodi aus und beobachten, wie Thymio aus einem Labyrinth herausfindet. Sie formulieren eine einfache Definition eines Roboters.
Angestrebte Kenntnisse:
  • Maschinen:
    • Maschinen führen Befehle (Anweisungen) aus.
  • Roboter:
    • Ein Roboter ist eine Maschine, die mit ihrer Umgebung interagieren kann.
    • Ein Roboter besitzt Sensoren, mit denen er seine Umgebung wahrneh­men kann.
    • Ein Roboter kann Aktionen durchführen: sich bewegen, einen Ton von sich geben, Licht aussenden.
    • Im Roboter steckt ein Computer. Dieser verarbeitet eingegebene Be­fehle und Signale der Sensoren und führt entsprechende Aktionen aus.
    • Analogie zwischen Roboter und Tier:
      • Thymios Sensoren entsprechen den Sinnesorganen;
      • seine Motoren entsprechen den Muskeln;
      • sein innerer Computer funktioniert ähnlich wie ein Gehirn;
      • sein Aufbau entspricht dem Aufbau eines Körpers.
  • Algorithmen:
    • Ein Test in einem Programm bestimmt, welche Anweisung ausgeführt wird, wenn eine Bedingung erfüllt ist.
Wortschatz: Thymio, Anweisung, Bedingung, Test, Roboter, Sensor, Motor, Programm
Dauer: drei bis vier Unterrichtsstunden
Material: Für die Lehrerin: Für jede Gruppe:
  • ein Roboter Thymio
  • eine auf einem A3-Blatt aufgemalte oder aufgedruckte Spur
  • leicht verschiebbare Gegenstände, die als Hindernisse dienen können: Klötze, Bücher, Kisten, ...
Für jeden Schüler:
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Erkunden, wie Thymio funktioniert

Wie in der Unterrichtseinheit 2 (Mit einem Roboter spielen) beschrieben, stellt die Lehrerin den in Gruppen aufgeteilten Schülern jeweils einen ausgeschal­te­ten Thymio hin. Die Schüler erkunden selbstständig, wie man ihn einschaltet, ausschaltet und seine Farbe verändert.

Die Lehrerin verteilt das Arbeitsblatt 23 (Wie funktioniert Thymio?). Jede Grup­pe untersucht einen der Betriebsmodi (grün, rot, lila, gelb) von Thymio: Sie beschreibt Thymios Verhalten und füllt das Arbeitsblatt 23 aus (Verbinden der Ereignis-Aktions-Paare). Während der gemeinsamen Erörterung wird der fol­gende Wortschatz eingeführt: Ein Test besteht aus einer Bedingung ("WENN der grüne Thymio einen vor sich einen Gegenstand detektiert") und einer An­weisung, die nur dann ausgeführt wird, wenn die Bedingung erfüllt ist ("DANN fährt er vorwärts").

Schüler mit einem Thymio

Abb. 1: Schüler mit einem Thymio [1]

Pädagogische Anmerkungen

  • Das Arbeitsblatt 23 beschreibt nicht alle Verhaltensweisen von Thymio. Die fehlenden können natürlich ebenfalls untersucht und mündlich be­schrieben werden.
    • Roter Modus: Thymio verhält sich unterschiedlich, je nachdem ob ein Gegenstand "rechts hinter ihm" oder "links hinter ihm" platziert wurde. Findet heraus, weshalb Thymio diese beiden Situationen unterscheiden kann!
    • Lila Modus: Es ist nicht so einfach zu verstehen, was die Pfeiltas­ten bewirken. Es gibt nicht nur die drei Bewegungsarten "fahre vorwärts", "bleibe stehen" oder "fahre rückwärts". Fürs Vorwärts- und Rückwärtsfahren gibt es jeweils drei verschiedene Geschwin­digkeiten (1, 2 und 3). Drückt man auf eine Pfeiltaste, kann man die Geschwindigkeit erhöhen (Vorwärts-Pfeiltaste) oder verkleinern (Rückwärts-Pfeiltaste). Fährt Thymio also gerade mit der Ge­schwin­digkeit 3 (der höchsten Geschwindigkeit) vorwärts, bewirkt das Drücken auf die Rückwärts-Pfeiltaste, dass er langsamer vor­wärts fährt (mit der Geschwindigkeit 2) – und nicht rückwärts. Die eingestellte Geschwindigkeitsstufe wirkt auch bei den Anweisungen "fahre nach rechts" oder "fahre nach links". Dann fährt Thymio mehr oder weniger schnell nach rechts oder nach links.
    • Gelber Modus: Wenn man Thymio ein Hindernis direkt vor die Nase setzt, braucht er manchmal mehrere Anläufe, bevor er sich ent­schließt, das Hindernis zu umfahren.
  • Die Arbeit mit Thymio ist eine gute Gelegenheit, den Unterschied zwi­schen "sich bewegen" und "sich fortbewegen" anzusprechen. Ein Baum bewegt sich im Wind, aber er bewegt sich nicht fort. Ein feststehender Industrieroboter mit seinen oft vielen Gelenken und Armen bewegt sich, aber er bewegt sich nicht fort, gegebenenfalls bewegt er Bauteile fort. Im Unterschied zu Baum und Industrieroboter kann Thymio sich fortbe­wegen wie auch ein Tier im Gegensatz zu einer Pflanze.

Wie findet Thymio aus dem Labyrinth heraus?

In Anlehnung an die Unterrichtsstunde 2.3 (Thymio folgt einer Spur) schlägt die Lehrerin vor, in dieser Unterrichtsstunde Thymios Türkis-Modus genauer unter die Lupe zu nehmen. Die Lehrerin verteilt ausgedruckte Spuren, sodass die Schüler beobachten können, was der türkise Thymio mit ihnen macht.

Schüler mit einem Thymio

Abb. 2: Thymio folgt einer schwarzen Spur [1].

Die Schüler bauen nun aus relativ schweren Gegenständen (Klötzen, Büchern usw.) ein Labyrinth. Ziel ist es, dass Thymio aus diesem Labyrinth wieder heraus­findet. Um dieses Ziel zu erreichen, können alle Betriebsmodi eingesetzt werden: Der grüne Thymio wird der Hand folgen, die ihn entlang des Parcours führen kann, der türkise Thymio folgt der schwarzen Spur auf dem Boden, ...

Schüler mit einem geöffneten Thymio

Abb. 3: Schüler mit geöffnetem Thymio [1]

Beschreibung von Thymio

Abb. 4: Beschreibung von Thymio [1]?

Thymio ist ein Roboter

Wie in der Unterrichtsstunde 2.5 (Zusammenfassung: Was ist ein Roboter?) be­schrieben, öffnet die Lehrerin einen der Thymios und benennt seine einzel­nen Bestandteile. Die Schüler kommen nach und nach auf die Definition eines Roboters: Ein Roboter ist eine Maschine, die mit ihrer Umgebung wechselwirken kann. Zu diesem Zweck hat sie Sensoren, Motoren und ein Programm.

Zusammenfassung

In diesen drei bis vier Unterrichtsstunden erstellt die Klasse gemeinsam ein Pla­kat zu Thymio. Außerdem fassen die Schüler zusammen, was sie in dieser Unterrichtsstunde gelernt haben.

Beispiel:

  • Man kann Thymio mit dem Knopf in der Mitte ein- und ausschalten.
  • Thymio kann die Farbe wechseln.
  • Thymio kann Töne von sich geben.
  • Thymio kann in verschiedenen Modi betrieben werden. Je nach Be­triebsmodus verhält er sich unterschiedlich.
  • Thymio besitzt einen Computer, Sensoren und Aktoren (Antriebsele­mente).

Fußnote

1: Abb. 1, 2 und 4: Klasse von Nathalie Pasquet (Paris)
Abb. 3: 2. und 3. Klasse von Anne-Sophie Boullis (Saint Georges d'Orques)

Letzte Aktualisierung: 17.1.2017

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