Wissenschaftler, Künstler und Ingenieure von morgen fördern
Lernroboter unterstützen Schüler und Studenten bei der Entwicklung vielfältiger Kompetenzen
Bildung legt die Basis für gesellschaftliche und wirtschaftliche Entwicklung sowie soziale Teilhabe. Unsere gesamte Lebens- und Arbeitswelt ist von der Digitalisierung beeinflusst. Dies muss sich auch in der heutigen Bildung widerspiegeln, damit sie mit der zunehmend komplexen und technologieorientierten Gesellschaft Schritt halten kann. Schüler, die lernen, technisches Know-how mit kreativen Problemlösungsfähigkeiten zu kombinieren, haben dabei hervorragende berufliche Perspektiven. Laut dem in 2023 vom Weltwirtschaftsforum herausgebrachten Report „The Future of Jobs Report 2023“ werden in der Arbeitswelt der Zukunft Fähigkeiten zur Lösung komplexer Probleme, analytisches Denken und Kreativität benötigt. Genau dort setzt das STEAM- oder MINKT-Unterrichtskonzept an.
Die Bedeutung der STEAM-Bildung für Schüler
STEAM beschreibt einen integrierten Unterrichtsansatz, der der Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen, Kunst und Mathematik miteinander verbindet (Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics). Im Deutschen wird vergleichbar von „MINKT“ gesprochen, womit die Integration der bildenden Künste in die MINT-Förderung (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) beschrieben wird.
Schülern wird mit einer STEAM-Bildung ein breites Spektrum an Fähigkeiten vermittelt, die nicht nur technische Kompetenzen, sondern auch kreatives Denken und Anpassungsfähigkeit umfassen. Damit wird die oft wahrgenommene Kluft zwischen kreativen und analytischen Disziplinen überbrückt: Die Einbeziehung der Künste fördert einen umfassenderen Ansatz zur Problemlösung. Diese Integration ermutigt die Schüler, sowohl logisch als auch phantasievoll zu denken, und verbessert ihre Fähigkeit, komplexe Herausforderungen zu bewältigen. Dadurch sind die Schüler besser auf eine Vielzahl von Karrierewegen vorbereitet und können sich besser an Veränderungen auf dem Arbeitsmarkt anpassen.
Eine grundlegende Methodik der STEAM-Bildung ist das projektbasierte Lernen. Die Schüler und Studierenden arbeiten an Projekten, die die Anwendung von Wissen in allen fünf Bereichen erfordern. Oftmals wird dabei in Gruppen zusammengearbeitet. So werden sowohl kritisches Denken und die Problemlösungskompetenz gefördert, als auch die Teamfähigkeit. Wesentliches Element ist dabei das Arbeiten an praktischen Experimenten, die es ihnen ermöglichen, das Gelernte in realen Situationen anzuwenden. Durch den Einsatz spannender Technik und moderner Geräte wird Interesse an den Projekten geweckt, technologische Fähigkeiten entwickelt und das Verständnis der Konzepte wirkungsvoll vertieft.
Lernroboter fördern Kreativität und analytisches Denken
Eines dieser technischen „Hilfsmittel“ sind sogenannte Lernroboter. Dabei handelt es sich meist um handliche, kindlich ansprechende Roboter, die auf unterschiedliche Art und Weise von Schülern und Studenten programmiert werden können. Selbst für den Einsatz im Kindergarten sind entsprechend konzipierte Lernroboter geeignet. Durch die Definition der Aufgabe des Roboters, seinen Bau und die Programmierung werden nicht nur technische Fähigkeiten erlernt, sondern auch Problemlösungskompetenz und Teamarbeit. Da die Roboter in verschiedenen Formen und Funktionen gestaltet werden können, sind der Fantasie kaum Grenzen gesetzt.
Dabei haben die Schüler die Möglichkeit, verschiedene Wissensgebiete zu integrieren, von Mathematik und Physik über Informatik bis hin zum Design. Das interdisziplinäre Lernen mit dem Roboter erlaubt einen Einblick in die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Fachgebieten und fördert ein Verständnis für die gegenseitigen Auswirkungen aufeinander.
Auch wenn junge Menschen immer früher wie selbstverständlich mit Smartphones und Tablets hantieren, reicht es aus der Perspektive der Bildung und der Medienkompetenz nicht aus, nur Konsument von Technologie zu sein. Schülerinnen und Schüler sollten stattdessen die Grundlagen der Technologie verstehen und in der Lage sein, sie selbst zu entwickeln, zu bauen und zu programmieren.
Lernroboter als Unterrichtsgegenstand
Die Einsatzmöglichkeiten von Robotern im Unterricht sind vielfältig. Sie können in verschiedenen Fächern eingesetzt werden. Dabei bieten sie didaktische Vorteile: Ein Lernroboter schafft durch sein interaktives Programmiersystem eine spielerische Umgebung. Gleichzeitig kann der Lernroboter – je nach Ausführung – durch eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren vielseitig im Unterricht eingesetzt werden. So kann er sowohl fächerübergreifend als auch eingebettet in einem fachlichen Kontext eingesetzt werden. Lernroboter eignen sich besonders für Schülerinnen und Schüler, die haptisches Arbeiten bevorzugen. Sie sind motivierend und ermöglichen ein kreatives Erarbeiten. Durch den Einsatz dieser Roboter können Erfahrungen im Bereich des problemlösenden Denkens gesammelt werden.
Der Unterricht mit Robotern fördert einige wichtige Fähigkeiten von Schülern und Schülerinnen:
· logisches Denken: Beim Programmieren von Robotern müssen Algorithmen erstellt und logische Schritte definiert werden, um gewünschte Aufgaben zu erledigen. Diese Prozesse fördern die Fähigkeit, Zusammenhänge zu erkennen, Probleme zu strukturieren und logisch zu denken.
· Kreativität: Beim Bau und Programmieren von Robotern können Schüler ihre Ideen einbringen und sehen, wie sie funktionieren. Das macht sie selbstbewusster und ermutigt sie, kreativ zu sein und Probleme auf neue Weise zu lösen.
· technische Fähigkeiten: Durch das Ausprobieren verschiedener technischer Lösungen werden die Schülerinnen und Schüler angeregt, ihre Vorstellungskraft zu nutzen und innovative Lösungen für verschiedene Probleme zu finden. Das Programmieren, Konstruieren und Steuern der Roboter vermittelt Verständnis und Umsetzung komplexer technischer Konzepte. So wird die Entwicklung eines problemorientierten Denkens, der Logik und der kreativen Lösungsfindung gefördert.
· Problemlösungsfähigkeiten: Es müssen verschiedene Lösungsstrategien entwickelt und ausprobiert werden, um den Roboter effektiv zu programmieren. Damit werden die Problemlösungsfähigkeiten der Schüler gestärkt und sie lernen, mit Herausforderungen umzugehen und innovative Lösungen zu finden.
· Teamarbeit: Bei der Lösung von Programmier- und Konstruktionsaufgaben arbeiten die Schülerinnen und Schüler als Gruppe. Dabei lernen sie, sich gegenseitig zu unterstützen, miteinander zu kommunizieren um Ideen zu teilen und gemeinsam Probleme zu lösen.
· Programmierfähigkeiten: Das Programmieren des Roboters stärkt das Verständnis für algorithmisches Denken, Sequenzierung und die Bedeutung von Anweisungen für die Steuerung von Maschinen. Darüber hinaus werden verschiedene Programmiersprachen und -tools vermittelt, die bei zukünftigen technologischen Herausforderungen von Nutzen sein können.