Archiv der Kategorie: Roberta

2.500 Euro für Mädchen-Robotik-AG der Gesamtschule Hennef-West

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Roboter sind nur etwas für Jungs? Mit der AG „Mädchen machen Robotik“ beweist Lehrer Karsten Schraut an der Gesamtschule Hennef-West das Gegenteil. Der Förderverein WISSENschaf(f)t SPASS unterstützt das Schulprojekt nun mit einer Spende von 2.500 Euro.

„Das Projekt ‚Mädchen machen Robotik‘ soll bereits früh die intrinsische Motivation zur Entdeckung, der Erforschung und dem Experimentieren unterstützen“, erklärt Lehrer Karsten Schraut, der die Arbeitsgemeinschaft ins Leben gerufen hat. Eine allgemeine Robotik-AG, die sich an Schüler und Schülerinnen gleichermaßen richtete, habe es an der Gesamtschule Hennef-West schon länger gegeben. Ihm fiel jedoch auf: Während sich die Jungs schnell auf die begehrten Plätze stürzten, waren die Mädchen bei der Anmeldung zurückhaltender – obwohl das Interesse prinzipiell da gewesen wäre. So reifte die Idee, es in diesem Schuljahr einmal mit einer reinen Mädchen-Robotik-AG zu versuchen.   

Mit durchschlagendem Erfolg: 14 Mädchen der Jahrgänge 5 und 6 nahmen das Angebot begeistert an und beschäftigen sich jede Woche zwei Schulstunden lang enthusiastisch mit den Robotik-Baukästen und Laptops. Mit dem LEGO® Mindstorms EV3-System bauen sie eigenständig Roboter zusammen und bringen ihnen mit ihren ersten Programmierschritten bereits bei, gezielte Bewegungen durchzuführen. „Die Schülerinnen sollen in Zukunft noch viel mehr Möglichkeiten bekommen, eigenständige Aufgabenstellungen und dazugehörige Problemlösungen zu entwickeln, zum Beispiel den Aufbau von Aktoren und Sensoren analysieren und eventuell sogar eigene entwickeln“, so Karsten Schraut. Geplant sei auch die Teilnahme an Wettbewerben wie zum Beispiel dem RoboCupJunior, dem zdi-Roboterwettbewerb des Rhein-Sieg-Kreises oder der Robotiknacht der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.  

Direkte Unterstützung für innovative MINT-Projekte

Für die Umsetzung dieser ambitionierten Ziele erhält die Schule jetzt finanzielle Schützenhilfe durch den Förderverein WISSENschaf(f)t SPASS. Der Verein für Bildung und Innovation im Rheinland fördert jedes Jahr ausgewählte Schulprojekte in den MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) direkt mit zweckgebundenen Spenden und wurde über das Regionale Bildungsbüro des Rhein-Sieg-Kreises, das sich mit seinem zdi-Netzwerk für die MINT-Bildung engagiert, auf die geplante Weiterentwicklung der Mädchen-Robotik-AG aufmerksam. „Mit innovativen Projekten wie diesem tragen engagierte Lehrer enorm viel dazu bei, Begeisterung für Technik und Freude am Tüfteln an die Schulen zu bringen“, sagt Alexander Mühlens, Mitglied des erweiterten Vorstands von WISSENschaf(f)t SPASS. „Die teilnehmenden Schülerinnen werden nachhaltig gefördert, zu einer Schullaufbahn mit technischem und naturwissenschaftlichem Schwerpunkt motiviert und idealerweise am Ende dafür begeistert, einen Beruf im MINT-Bereich zu ergreifen.“

Die Mädchen-Robotik-AG und Lehrer Karsten Schraut freuen sich über die Unterstützung durch den Förderverein WISSENschaf(f)t SPASS und seine Mitglieder

Gemeinsam mit den robotikbegeisterten Fördervereins-Mitgliedern Lena Reifenhäuser und Sebastian Trella sowie Diana Heintges vom Regionalen Bildungsbüro besuchte er am 28. Oktober die Mädchen-Robotik-AG und überreichte feierlich den Spendenscheck in Höhe von 2.500 Euro. Aus dem Mitgliedsunternehmen igus GmbH, in dem Alexander Mühlens den Geschäftsbereich Automatisierungstechnik und Robotik leitet, brachte er als Überraschungsgeschenk zusätzlich ein Exemplar des kollaborativen Roboters „ReBeL“ mit – ein echter Industrieroboter, mit dem die Schülerinnen in ihrer AG jetzt ebenfalls nach Herzenslust experimentieren können.

Von Alexander Mühlens gab es für die Schülerinnen auch ein paar Profitipps zur Roboter-Programmierung 

Der engere und bessere Kontakt zwischen Schulen und technisch orientierten Unternehmen aus der Region ist dem Förderverein WISSENschaf(f)t SPASS seit seiner Gründung im August 2015 ein wichtiges Anliegen. Auch die direkte Unterstützung engagierter Schulprojekte hat für den Verein bereits Tradition. An zahlreichen Schulen aus der Region können damit jedes Jahr innovative technologische Projekte gestartet werden, die von Schülerinnen und Schülern mit viel Begeisterung und Freude am Tüfteln umgesetzt werden. Neben der Gesamtschule Hennef-West wurden im Jahr 2024 bereits die Realschule Beuel und die Nikolausschule Bonn mit zweckgebundenen Spenden für ihre Projekte unterstützt.

Weitere Informationen unter: www.wissenschaft-spass.de

»Roberta – Lernen mit Robotern« feiert 20. Geburtstag

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Die Initiative »Roberta – Lernen mit Robotern« des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS in Sankt Augustin feiert in diesen Tagen ihren 20. Geburtstag. Sie unterstützt seit 2002 MINT-Bildung bei Schüler*innen von der Grundschule bis in die Sek II sowie im Aus- und Fortbildungsbereich. Unter anderem bilden Roberta Coaches von Fraunhofer IAIS Lehrkräfte aus, die im Anschluss an Schulen deutschlandweit und international Robotik- und Programmierkurse anbieten – bisher wurden mehr als 3500 Lehrer*innen geschult und so über 650 000 Schüler*innen erreicht. Ergänzt wird das Angebot um die Programmierplattform »Open Roberta«, die aktuell mehr als 10 Millionen Nutzer*innen weltweit zählt. Die Bildungsinitiative begeistert so Kinder und Jugendliche frühzeitig für einen Einstieg in die Technik und Naturwissenschaft. Ein wichtiger Schwerpunkt bildet neuerdings auch die Wissensvermittlung zum Thema Künstliche Intelligenz. Dieser Bereich soll künftig noch weiter ausgebaut werden.

»Wie notwendig eine frühe Förderung im Bereich MINT ist, sehen wir an den Ergebnissen der jüngsten IBQ-Studie«, sagt Thorsten Leimbach, Geschäftsfeldleiter »Smart Coding and Learning« am Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS. Das Institut zur Qualitätsentwicklung im Bildungswesen (IBQ) hatte im vergangenen Jahr die Bildungskompetenzen von Viertklässler*innen in Deutsch und Mathe untersucht. Das Ergebnis: In beiden Fächern sank die Zahl der Schüler*innen, die den Mindeststandard erreichen. »Wir setzen mit unserer Arbeit bereits in der Grundschule an und fördern frühzeitig das Interesse und den Spaß am Lernen«, so Leimbach weiter. Gestartet ist Roberta als Förderprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und hat sich bis heute zu einer der größten MINT-Bildungsinitiativen in Deutschland entwickelt: Mehr als 3500 Lehrkräfte hat das Fraunhofer IAIS in den 20 Jahren zu Roberta Teachers geschult und über diese mehr als 650 000 Schüler*innen erreicht.

»Roboter bieten für Kinder und Jugendliche einen attraktiven Zugang zur Informatik«, sagt Beate Jost, technische Leiterin der Roberta-Initiative und Projektleiterin am Fraunhofer IAIS. Um Roboter zum Leben zu erwecken, entwickelte das Fraunhofer IAIS mit Unterstützung von Google.org die offene grafische Programmierplattform »Open Roberta«. Spielerisch können hier per »drag and drop« Programme für unterschiedliche Mikrocontroller und Roboter erstellt werden. Seit 2014 gibt es das kostenlose Angebot, das bisher Kinder und Jugendliche aus mehr als 120 Ländern erreichen konnte. »Pünktlich zum 20. Geburtstag von Roberta haben wir den Meilenstein von 10 Millionen Nutzer*innen erreicht«, freut sich Thorsten Leimbach.

Mit Blick auf die Zukunft setzt die Bildungsinitiative verstärkt auf den Bereich Künstliche Intelligenz und profitiert hier von der engen Anbindung an das im September 2022 eröffnete Lamarr-Institut, das unter anderem vom Fraunhofer IAIS getragen wird. Das neue Spitzenforschungsinstitut ist eines von fünf universitären KI-Kompetenzzentren bundesweit und Teil der KI-Strategie der Bundesregierung. »Künstliche Intelligenz ist eines der bedeutendsten Zukunftsthemen. Kinder kommen so bereits frühzeitig mit dieser wegweisenden Technologie in Berührung«, so Prof. Dr. Stefan Wrobel, Leiter des Fraunhofer IAIS und Professor für Informatik an der Universität Bonn. »Wir vermitteln nicht nur Grundlagen, sondern schaffen auch den dazugehörigen Kontext. Wir holen Kinder da ab, wo sie stehen, und zeigen ihnen, welchen Nutzen Technologien ganz praktisch haben.« Seit Sommer sind auch erstmals Künstliche Neuronale Netze auf der Programmierplattform Open Roberta integriert. KI-Algorithmen sollen durch die grafische Programmierung intuitiv erleb- und verstehbar sein.

Der Praxisbezug ist ein Markenzeichen der Fraunhofer-Initiative. Nur so lässt sich das Interesse von Schüler*innen nachhaltig fördern, weiß Prof. Dr. Stefan Wrobel: »Der Fachkräftemangel in der Wirtschaft ist gerade in den technischen Berufen nach wie vor groß und wird sich in den kommenden Jahren noch verstärken. Mit Roberta schaffen wir so frühzeitig einen Bezugspunkt zu Technik und Informatik.« Dass Begeisterung für MINT-Fächer gerade für Mädchen von hoher Bedeutung ist, zeigt eine Studie des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin): Im Schulfach Mathematik schreiben sich Mädchen geringere Fähigkeiten zu als Jungen – und das bereits ab der fünften Klasse. Die Folge zeigt sich dann im Übergang zum Beruf oder der Universität: Frauen beginnen seltener als Männer ein Studium im MINT-Bereich und sind auch in Ausbildungsberufen in diesem Bereich nach wie vor unterrepräsentiert.

2002 startete die Initiative, um genau dem entgegenzuwirken. Leimbach weiß, wie wichtig es ist, Mädchen und Jungen gleichermaßen zu sensibilisieren: »Wir schulen die Lehrkräfte so, dass sie Ansprache und die Experimente so wählen, dass beide Geschlechter erreicht werden.« Ebenfalls wichtig: Erfolgserlebnisse für die Schüler*innen. »Das stärkt das Selbstvertrauen und steigert die Lernerfolge. Die Kinder merken, dass Programmieren nicht nur etwas für Experten ist und sie selbst etwas gestalten können. Motivation und Spaß sind die ersten wichtigsten Schritte«, sagt Leimbach.

Zum runden Geburtstag der Roberta-Initiative hat das Fraunhofer IAIS ein programmierbares Microboard herausgebracht, das wie das Roboter-Maskottchen »Roberta« gestaltet ist. Mehr Informationen dazu finden Sie hier

KI begreifen: Schulklassen in NRW programmieren Künstliche Neuronale Netze mit Open Roberta

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Einen Blick in die »Blackbox« werfen und Künstliche Intelligenz (KI) selbst programmieren – das ermöglichen das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS, das Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen, die Universität zu Köln und die InterScience-Akademie für Algorithmik. Nach der Einführung des Pflichtfachs Informatik zum Schuljahr 2021/22 in NRW hat auch KI einen festen Platz im Unterricht für die Sekundarstufe I in den Klassen 5 und 6. In dem Zuge können die Schüler*innen in NRW, aber auch darüber hinaus, auf der Fraunhofer-Programmierplattform »Open Roberta Lab« künftig Künstliche Neuronale Netze selbst programmieren und testen. Ab Sommer 2022 bietet das Fraunhofer IAIS jungen Menschen weltweit einen einmaligen Zugang zur KI.

Künstliche Intelligenz ist eines der bedeutendsten und zugleich kritischsten Zukunftsthemen. Sie findet schon heute in zahlreichen Bereichen unseres Alltags Anwendung, zum Beispiel bei Gesichtserkennung, automatischer ‎Textergänzung, Sprachassistenten, personalisierter Werbung, ‎Übersetzungsprogrammen und Gesundheits-Apps. Um den Schülerinnen und Schülern einen praxisnahen Einstieg in diese Thematik zu erleichtern, fördert das Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen die Entwicklung von KI-Lerninhalten und Materialien im Rahmen des Projekts »KI-Algorithmen im Informatikunterricht« seit September 2021.

© insta_photos – stock.adobe.com/Fraunhofer IAIS
Das Fraunhofer IAIS hat erstmals Künstliche Neuronale Netze auf seiner Programmierplattform Open Roberta integriert.

Mit dieser Unterstützung hat das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS erstmals Künstliche Neuronale Netze auf seiner Programmierplattform Open Roberta integriert. In dem Projekt arbeiten Fraunhofer und die Universität zu Köln zusammen, um die Schulen bei der Unterrichtsentwicklung im Bereich der KI zu unterstützen. Initiator des Projekts ist Prof. Dr. Ulrich Trottenberg, der die Projektpartner ehrenamtlich unterstützt.

Staatssekretär Mathias Richter vom Ministerium für Schule und Bildung des Landes Nordrhein-Westfalen: »Vor dem Hintergrund der rasant steigenden Bedeutung von Künstlicher Intelligenz in der Lebens- und Arbeitswelt ist es dringend geboten, möglichst früh Kompetenzen im Bereich Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen aufzubauen. Wir wollen es unseren Schülerinnen und Schülern ermöglichen, ihre eigene Zukunft mitzugestalten, denn die Auswirkungen von KI machen sich zunehmend bemerkbar. Ich danke allen am Projekt Beteiligten herzlich für ihre Unterstützung zur Stärkung der informatischen Bildung in Nordrhein-Westfalen insbesondere im Bereich der KI.«

Künstliche Intelligenz erhält einen festen Platz im Informatikunterricht

KI wird oft als komplexe Technologie wahrgenommen, die nur von Fachleuten verstanden und gestaltet werden kann. Dabei können Kompetenzen in diesem Teilgebiet der Informatik schon in der Schule altersangemessen vermittelt werden. Deshalb hat seit der Einführung des Pflichtfachs Informatik in Klasse 5/6 aller weiterführenden Schulen zum Schuljahr 2021/22 in NRW auch der Bereich Künstliche Intelligenz einen festen Platz im Informatikunterricht. Hier werden unter anderem Anwendungsbeispiele von KI aus der Lebenswelt der Schülerinnen und Schüler thematisiert sowie Grundprinzipien des Maschinellen Lernens altersgerecht vermittelt.

Im Rahmen des Projekts wird die bereits weit verbreitete Open-Source-Programmierumgebung Open Roberta Lab des Fraunhofer IAIS insbesondere um die Integration Künstlicher Neuronaler Netze (KNN) erweitert, um KI-Algorithmen durch grafische Programmierung intuitiv erleb- und verstehbar zu machen. Ziel ist es, dass Schülerinnen und Schüler ab den Klassen 5 und 6 verstehen, was ein Künstliches Neuronales Netz ist, wie es funktioniert und wie sie selbst ein KNN programmieren können, welches zum Beispiel einem Roboter ermöglicht, sich selbstständig in seiner Umwelt zu bewegen. Dabei steht im Vordergrund, dass die grundlegenden Prinzipien eines KNN verstanden und selbst umgesetzt werden können.

Praxisnaher Blick in die »Blackbox«

Thorsten Leimbach, Leiter der Roberta-Initiative und des Geschäftsfelds Smart Coding and Learning am Fraunhofer IAIS: »Üblicherweise wird KI – wenn überhaupt – in der Schule als eine Art Blackbox-Anwendung behandelt. Als eines der führenden Wissenschaftsinstitute auf den Gebieten KI und Maschinelles Lernen freuen wir uns, gemeinsam mit dem Schulministerium NRW und unseren Projektpartnern einen praxisnahen Blick in diese Box zu ermöglichen. Künstliche Neuronale Netze werden zu einem begreifbaren Element, das Schülerinnen und Schüler selbst programmieren können. Sie nähern sich so den Themen Maschinelles Lernen und KI auf innovative Weise.«

Neben dem Fraunhofer IAIS ist das Institut für Mathematikdidaktik (IMD) unter Leitung von Prof. Dr. Inge Schwank am Projekt beteiligt. Das IMD widmet sich der Frage, wie die KI-Thematik für alle Schulformen aufbereitet werden kann. Weiterhin beteiligt sind das Department Mathematik/Informatik (DMI) der Universität zu Köln sowie die InterScience-Akademie für Algorithmik (ISAFA), die das Projekt initiiert hat und ehrenamtlich unterstützt.

Die KNN-Integration als Bestandteil des Open Roberta Labs soll ab Sommer 2022 für alle Schulen und Interessierte weltweit unter https://lab.open-roberta.org verfügbar sein. Lehrkräfte und weitere Messebesucher*innen können auf der didacta 2022 (am Mittwoch und Samstag) am Stand des Schulministeriums NRW bereits einen ersten Einblick erhalten.

Fraunhofer IAIS und Dr. Hans Riegel-Stiftung realisieren erste 3D-Simulation zu Roboter-Programmierungen im Open Roberta Lab

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Seit rund vier Jahren arbeiten das Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informations-systeme IAIS und die Dr. Hans Riegel-Stiftung im Rahmen ihrer Projekte »Open Roberta®« und »TouchTomorrow« zusammen, um junge Menschen für Coding & Co. zu begeistern. Das jüngste Ergebnis der Zusammenarbeit ist die erste 3D-Simulation des humanoiden Roboters NAO für die Open-Source-Plattform »Open Roberta Lab«. NAO ist mit Anschaffungskosten von mehreren tausend Euro im Vergleich zu anderen Mikrocontrollern und Hardware-Systemen wie Calliope mini oder LEGO Mindstorms sehr teuer und deshalb in Privathaushalten oder auch in Schulen kaum vertreten. Ab sofort haben Open-Roberta-Fans die Möglichkeit, die anschaulichen Programmiermöglichkeiten des NAO in einer 3D-Simulation auszuprobieren und zu erlernen. Schon jetzt ist das Open Roberta Lab in mehr als 20 Sprachen verfügbar und wird in über 100 Ländern von ca. 500 000 Personen pro Monat genutzt – mit dem 3D-Roboter steigt die Attraktivität der Programmierplattform um ein weiteres Highlight.

Das »Open Roberta Lab« ist eine frei verfügbare grafische Programmierplattform, die das Programmieren lernen leicht macht. Auf der Open-Source-Plattform der Initiative »Roberta® – Lernen mit Robotern« des Fraunhofer IAIS erstellen selbst Neulinge im Handumdrehen erste Programme per »drag and drop«. Die Besonderheit: Im Open Roberta Lab erwachen reale Roboter und Mikrocontroller zum Leben. »Hands-on« erlernen Nachwuchs-Programmiererinnen und -Programmierer die Grundlagen des Codens und entdecken spielerisch die unzähligen Möglichkeiten, die die Welt der Technik und Naturwissenschaften für sie bereithält.

Unter den aktuell 14 Roboter- und Hardware-Systemen, die im Open Roberta Lab programmiert werden können, ist der humanoide Roboter NAO mit seinen 25 Bewegungsgraden, umfangreicher Sensorik und einem Kaufpreis von mehr als 5000 Euro die komplexeste und teuerste Variante. Gleichzeitig ist es natürlich besonders spannend, einen humanoiden Roboter programmieren zu können. Aus diesem Grund haben das Fraunhofer IAIS und Dr. Hans Riegel-Stiftung nun eine erste 3D-Simulation für die Plattform integriert, so dass sich die Nutzer*innen auch ohne teure Hardware die Resultate ihrer Programmierungen in einer detaillierten Simulation anschauen können. Dies soll u. a. zusätzliche Erfolgserlebnisse ermöglichen und damit die Motivation steigern.

Das erste Tutorial mit 3D-Simulation steht ab sofort auf https://lab.open-roberta.org/ zur Verfügung.

Weitere Kooperationen von Fraunhofer IAIS und Dr. Hans Riegel-Stiftung

Begonnen hat die Zusammenarbeit im Rahmen der Entwicklung des »TouchTomorrow-Trucks« der Dr. Hans Riegel-Stiftung, der bundesweit an Schulen fährt, um Schülerinnen und Schüler durch das Erleben und Ausprobieren von Zukunftstechnologien für Bildungs- und Berufswege im MINT-Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) zu begeistern. Eine von acht Themenstationen im Truck befasst sich mit humanoiden Robotern. Schülerinnen und Schüler können dort dank mehrerer vom Fraunhofer IAIS entwickelter Tutorials einen echten NAO-Roboter programmieren. Neben dem Truck sind in den vergangenen Jahren weitere Angebote entstanden: u. a. »TouchTomorrow-Teaching« mit Unterrichtsmaterial und Fortbildungen für Lehrkräfte, »TouchTomorrow-Stream« als Livestream-Dialogformat für Distanz-Lehranlässe wie Covid-19 und das »TouchTomorrow-Lab« im Deutschen Museum Bonn.

Das Deutsche Museum Bonn ist einer von fünf »Open Roberta Coding Hubs« in NRW. Dies sind außerschulische Lernorte, die mit Hardware wie Robotern und Laptops ausgestattet und deren Personal vom Roberta-Team des Fraunhofer IAIS vor Ort zu Roberta-Teachern ausgebildet werden. Das TouchTomorrow-Lab im Deutschen Museum Bonn bietet eine ideale Kulisse für die diversen Workshops in diesem Kontext.

Beate Jost, Technische Leiterin der Roberta-Initiative und Wissenschaftlerin am Fraunhofer IAIS: »Wir freuen uns, dass unsere langjährige Kooperation mit der Dr. Hans Riegel-Stiftung nun in eine neue Phase geht. Mit der neuen NAO-Simulation haben Programmier-Fans und vor allem Schulen ab sofort die Gelegenheit, spannende Experimente mit humanoiden Robotern auszuprobieren, ohne dafür gleich tief in die Geldbörse greifen zu müssen.«

Mit der Programmier-App »NEPO Missions« auf Mars-Expedition gehen

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Nach neuem Nutzer*innen-Rekord auf der Open-Source-Programmierplattform »Open Roberta« startet Fraunhofer IAIS jetzt eine neue Lernspiel-App, basierend auf einer Mars-Mission der ESA.

Programmieren wie die Profis, forschen wie die Weltraumfahrer*innen – die Spiele-App »NEPO Missions« ermöglicht beides. Das Fraunhofer IAIS veröffentlicht ein Lernspiel, in dem Kinder und Jugendliche spielerisch einen virtuellen Mars-Rover programmieren können, der auf »Rosalind Franklin« basiert: Den realen Rover will die Europäische Weltraumorganisation ESA auf die Forschungsmission »ExoMars 2022« schicken. Die Idee zu der App hatte sich 2018 bei der »Google.org Impact Challenge« durchgesetzt und wurde als Leuchtturmprojekt gefördert. NEPO Missions basiert auf der Fraunhofer-Plattform »Open Roberta Lab«, mit der allein in 2020 rund drei Millionen Menschen weltweit ins Programmieren eingestiegen sind.

Digitale Kompetenzen praxisnah stärken – das ist seit mehr als 18 Jahren Ziel der Initiative »Roberta® – Lernen mit Robotern« des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS. Mit der zugehörigen Open-Source-Programmierplattform »Open Roberta® Lab« ermöglicht das Team aus Didaktik- und Robotik-Expert*innen Menschen weltweit, ihre Hardware kostenfrei zu programmieren. Mit rund drei Millionen Zugriffen auf lab.open-roberta.org allein im Jahr 2020 hat sich die Nutzer*innenzahl aus dem Vorjahr versechsfacht. Mit einer neuen Programmier-App für Kinder ab zehn Jahren setzt die Initiative den bisherigen Erfolgsweg von Open Roberta fort: »NEPO Missions« ist ab sofort kostenfrei im Google Play Store und im App Store verfügbar.

NEPO Missions setzt auf das Konzept des visuellen Programmierens, das im Open Roberta Lab seit 2014 Kindern ab dem lesefähigen Alter den spielerischen Einstieg ins Programmieren ermöglicht. Per »drag and drop« werden die Blöcke der grafischen Fraunhofer-Programmiersprache »NEPO« zusammengesteckt und schließlich von realen oder simulierten Robotern und Mikrocontrollern ausgeführt.

Reale ESA-Forschungsmission »ExoMars 2022« dient als Inspiration

Wie im Open Roberta Lab können Nutzer*innen auch mit der neuen Lernspiel-App NEPO Missions simulierte Roboter programmieren – jetzt allerdings in einem ganz besonderen Szenario: Die Mission bringt Spieler*innen auf den Mars. Sie erhalten den Forschungsauftrag, mithilfe eines ferngesteuerten Rovers die Oberfläche des Planeten zu erkunden. Schritt für Schritt lösen sie dafür immer schwierigere Programmieraufgaben: vom Fahren auf der Mars-Oberfläche über das Sammeln von Daten mittels Sensoren bis hin zu Bohrungen, um tiefere Bodenschichten zu untersuchen. Wie im Open Roberta Lab stellen die Kinder die Programme intuitiv mit den grafischen NEPO-Blöcken zusammen und erzielen im Handumdrehen erste Erfolgserlebnisse.

Die Mission ist an die reale Forschungsmission »ExoMars 2022« der Europäischen Weltraumorganisation ESA angelehnt. Bei dieser soll der Mars-Rover »Rosalind Franklin« den »roten Planeten« auf biologische Aktivitäten untersuchen und so bestenfalls Spuren von Leben finden. Im Spiel NEPO Missions programmiert der*die Nutzer*in als fiktives Mitglied der ESA eine virtuelle Version des Mars-Rovers. Insgesamt 17 Programmieraufgaben sowie Hinweise und Tipps erhalten die Spieler*innen von dem Roberta-Maskottchen sowie der fiktiven Teamleiterin Dalia, die gleichzeitig eine weibliche Vorbildfunktion einnimmt.

Start zum Internationalen UNESCO-Tag der Frauen und Mädchen in der Wissenschaft

Das Fraunhofer IAIS startet die neue Coding-App passend zum Internationalen Tag der Frauen und Mädchen in der Wissenschaft der UNESCO am 11. Februar 2021. Auch, wenn sich das Lernspiel an beide Geschlechter richtet, ist es seit jeher Ziel der Roberta-Initiative, insbesondere Mädchen für MINT zu begeistern. Dieses Ziel teilt Roberta sich mit Dr. Carmen Köhler von der Initiative »Erste deutsche Astronautin« gGmbH. Sie erforscht in mehrwöchigen internationalen Mars-Simulationen als »Analog-Astronautin« vom Österreichischem Weltraumforum marsähnliche Gebiete auf der Erde. In Zusammenarbeit mit Fraunhofer IAIS bietet sie auch »Code4Space«-Workshops für Kinder und Lehrkräfte an. »Als Analog-Astronautin weiß ich, wie wichtig es ist, in realistischer Umgebung zu trainieren. Man muss meist weit reisen, um marsähnliche Gebiete zu finden. Mit dem Spiel NEPO Missions bekommen Kinder schon im frühen Alter einen realistischen und spielerischen Zugang zum Programmieren und können sich auf ihre Zukunft als Weltraumforscher*innen vorbereiten, egal ob im Wohn- oder Klassenzimmer«, sagt Carmen Köhler.

Die enge Verknüpfung des Lernspiels mit einer realen Mission vermittelt Kindern digitale Kompetenzen sowie einen wirklichkeitsnahen Einblick in die Arbeit von Wissenschaftler*innen. »Als Serious Game dient das Spiel nicht nur der Unterhaltung«, sagt Thorsten Leimbach, Geschäftsfeldleiter Smart Coding and Learning, dessen Team am Fraunhofer IAIS die App in Zusammenarbeit mit dem Serious-Games-Hersteller »Gentle Troll« entwickelt hat. »NEPO Missions verbindet die Faszinationen des Weltraums und der Technik mit einem echten wissenschaftlichen Abenteuer. Mit dem Spiel möchten wir den Forschungsgeist in Kindern wecken und ihnen Mut machen, ihre digitale Welt selbst zu gestalten.«

Künstliche Intelligenz im Einsatz – mit Fraunhofer-»Text-to-Speech-Technologie«

Neben dem intuitiven Programmieransatz kommt in NEPO Missions auch eine Text-to-Speech-Technologie zum Einsatz, die den Spieler*innen Aufgabenstellungen und Informationstexte innerhalb des Spiels vorliest. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekts SPEAKER rund um eine Sprachassistenzplattform »Made in Germany« haben die Expert*innen des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS diese Technologie in Kooperation mit dem Fraunhofer IAIS entwickelt. Beide Institute gehören zu den europaweit führenden Forschungseinrichtungen für die angewandte Forschung rund um Künstliche Intelligenz.

NEPO Missions richtet sich an Kinder ab 13 Jahren, unter Aufsicht von Erwachsenen ist auch eine Nutzung ab zehn Jahren möglich. Das Spiel wird ohne In-App-Käufe als Open-Source-Projekt kostenfrei bereitgestellt und ist ab sofort zum Download im Google Play Store und im App Store verfügbar. Die App ist kompatibel mit folgenden Betriebssystemen und neueren Versionen: iPhone iOS 14, iPad iOS 14 und Android 6.0. Die Finanzierung und Entwicklung des Lernspiels wurde mithilfe der »Impact Challenge 2018« von Google.org, dem philanthropischen Arm des Unternehmens, ermöglicht. Dabei wurde die Idee zu NEPO Missions als eines von zehn Leuchtturm-Projekten ausgezeichnet und mit 250 000 Euro gefördert.

Dass der praxisnahe Ansatz der Roberta-Initiative gut ankommt, belegen auch die stetig wachsenden Nutzungszahlen im Open Roberta Lab. »Von Brasilien über Rumänien bis Japan – aus mehr als 120 Ländern programmieren Kinder und Jugendliche aber auch Auszubildende und Manager*innen auf unserer Plattform ›made in Germany‹«, erklärt Thorsten Leimbach. Die Programmier-Plattform wird am Fraunhofer IAIS in Sankt Augustin unter höchsten Datenschutz-Maßnahmen entwickelt. Open Roberta ist als Open-Source-Projekt auf GitHub für jeden frei einsehbar. Seit 2020 werden zudem keine Cookies mehr auf der Plattform gesetzt.

Weitere Informationen:

Ferry-Porsche-Stiftung fördert Robotics4Future

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Pressemitteilung August 2020 / 12. August 2020

Die Ferry-Porsche-Stiftung hat ihr gesellschaftliches Engagement erweitert und die Förderung von gemeinnützigen Projekten um weitere 500 000 Euro auf 1,5 Millionen Euro erhöht. Aus insgesamt 600 Bewerbungen der Ferry Porsche Challenge 2020 wurde auch das Projekt »Robotics4Future« ausgewählt, das Fraunhofer gemeinsam mit einem Stuttgarter Kinder- und Jugendhaus umsetzen wird.

Im Rahmen der diesjährigen Ferry Porsche Challenge hat sich die Fraunhofer-Gesellschaft mit Hauptsitz in München gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Kooperation mit der Stuttgarter Jugendhaus-Gesellschaft beworben. Im Projekt »Robotics4Future« geht es darum, die junge Generation zu animieren, sich mit Robotik-Technologien – sowohl Hardware als auch Software – zu beschäftigen und diese spielerisch weiterzuentwickeln.

»Robotik ist eine industrielle Schlüsseltechnologie. Seit über 45 Jahren beschäftigen wir uns mit diesem Themenfeld. Aktuell eröffnet die Corona-Krise vor allem für die Servicerobotik neue Chancen, beispielsweise für den Einsatz von Desinfektionsrobotern«, weiß Dr. Werner Kraus, der die Abteilung Roboter- und Assistenzsysteme am Fraunhofer IPA in Stuttgart leitet.

Thorsten Leimbach, Geschäftsfeldleiter »Smart Coding and Learning« und Leiter der Roberta-Initiative am Fraunhofer IAIS in Sankt Augustin, ergänzt: »Als eines der führenden Wissenschaftsinstitute für Künstliche Intelligenz und Maschinelles Lernen in Europa fördert das Fraunhofer IAIS mit Roberta den Nachwuchs mittels der Faszination und spielerischen Programmierung von Robotern. Seit mehr als 18 Jahren begeistern wir Kinder und Jugendliche in Roberta-Kursen für Wissenschaft und Technik und vermitteln dabei die Schlüsselkompetenzen der Zukunft.«

Von der Forschung in die Anwendung: Spielerisch Transferwissen vermitteln

Robotik weltweit, Robotik in Deutschland, Robotik in Stuttgart: Welche Robotertechnologien werden in der Industrie vor Ort für welche Zwecke eingesetzt? Mit dieser Fragestellung schicken die Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler Schülerinnen und Schüler des Stuttgarter Hegel-Gymnasiums im Auftrag des Kinder- und Jugendhauses Vaihingen ins Rennen. Im Oktober soll die »Robotics4Future«-Challenge starten.

Zuerst gibt es ein virtuelles Kick-off, um in das vielfältige Themengebiet gedanklich einzusteigen. Ob Industrierobotik-Themen wie Seilrobotik, Schweißrobotik und Montage oder Servicerobotik-Themen wie Reinigen, Kommissionieren oder Fahrerlose Transportsysteme: Jedes Feld wird beleuchtet. Anschließend bekommen die Jugendlichen einen »hands-on«-Einstieg in die Programmierung von Robotern mit der Programmierumgebung »Open Roberta Lab«, die Open Source am Fraunhofer IAIS entwickelt wird. In dem Workshop lernen die Schülerinnen und Schüler unter anderem die Bedeutung von Sensoren kennen und erstellen erste Programme zum Thema »Autonomes Fahren«.

Gewappnet mit diesem Vorwissen, einem Briefing und vielen Fragen geht es dann für die Schülerinnen und Schüler in die Industrie, genauer gesagt in die Automobilindustrie: in ein Werk von Porsche. Hier gilt es, den Einsatz von Robotertechnologien live und in Echtzeit zu beobachten, aber auch zu hinterfragen, an welchen Stellen heute noch keine Roboter eingesetzt werden. Teil 3 der Challenge besteht darin, dass die »Nachwuchsforscherinnen und Nachwuchsforscher« von ihren Erfahrungen berichten, diese reflektieren und somit Transferwissen zwischen Forschung und Anwendung aufbauen. So können sie im Anschluss ihre Erfahrungen im kostenfreien Open Roberta Lab vertiefen und in der Schule oder zu Hause im Internet eigene Programme zur Automatisierung von Robotern erstellen. Weitere Informationen: lab.open-roberta.org.

»Erfahren, wie spannend Technik sein kann«

»Das allein wird nicht reichen, um die komplexen Zusammenhänge der Automatisierung in Gänze zu verstehen. Aber es ist ein Anfang. In weiteren Workshops, Open Lab Days und Hackathons werden wir die junge Generation dazu animieren, sich mit diesen Technologien und deren Einsatzpotenzialen nachhaltig zu beschäftigen. Für uns ist das Nachwuchsförderung vor der Haustür«, so Werner Kraus vom Fraunhofer IPA.

Unter dem Motto »Forschen-Staunen-Lernen – Entdeckerfreude für Entdeckerfreunde« gibt es bereits seit sechs Jahren eine Patenschaft zwischen dem Kinder- und Jugendhaus Vaihingen und dem Fraunhofer IPA in direkter Nachbarschaft. Wissenschaftler des Instituts vermitteln in regelmäßigen Vorträgen und Workshops interessierten Schülerinnen und Schülern anschaulich und erlebbar vielfältige Themen aus der Welt der Produktionstechnik und Automatisierung. So wurden beispielsweise das Stuttgart Exo-Jacket, das Future Work Lab und das Planspiel Industrie 4.0 präsentiert. Zukünftig wird die Robotik – eines der Kernthemen des Instituts – einen weiteren thematischen Schwerpunkt bilden.

Kinder und Jugendlichen immer wieder in Kontakt mit der Welt der Wissenschaft. Bei Exkursionen und in Workshops erfahren sie mit allen Sinnen, wie spannend Technik sein kann. Das ist schon erstklassig und stimuliert das Interesse für die naturwissenschaftlichen Fächer«, freut sich Klaus Hausch, Leiter des Jugendhauses Stuttgart- Vaihingen. Zu den Höhepunkten zählten in der Vergangenheit Besuche im Vision Lab zur Künstlichen Intelligenz, in der ARENA2036 zur Zukunft des Automobils und bei »Kevin allein im Labor« zum Thema Personalisierte Gesundheit.

Über die Ferry-Porsche-Stiftung

Die 2018 gegründete Ferry-Porsche-Stiftung fördert und initiiert gemeinnützige Projekte in den Bereichen Bildung und Wissenschaft, Soziales, Umwelt, Kultur und Sport. Mit ihrem gesellschaftlichen Engagement will die Stiftung vor allem junge Menschen an den Unternehmensstandorten der Porsche AG unterstützen. Namensgeber ist Ferry Porsche, der 1948 die Sportwagenmarke Porsche gründete und als sozial verantwortlich handelnder Unternehmer mit Herz stets den Menschen in den Mittelpunkt stellte.

Pictures from Legoworld Utrecht 2016

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Pictures from Maker Faire Ruhr 2016

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Open Roberta – Programmieren ist ein Kinderspiel

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Unter dem Motto »Jeder kann programmieren – mit Open Roberta!« stellen Fraunhofer-Experten heute ihre neue, internetbasierte Programmierplattform »Open Roberta« vor. Kostenlos und interaktiv können Schülerinnen und Schüler eigene Programme für Roboter erstellen und mit anderen teilen. Diese offene Lernumgebung soll mehr Mädchen und Jungen für Technik begeistern. Sie entsteht in Partnerschaft mit Google und unter der Schirmherrschaft des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF.

Intelligente Roboter, selbstfahrende Autos, Smartphones als Assistenten des Menschen – in unserer Gesellschaft sind digitale Technologien allgegenwärtig. »Um unsere digitale Welt zu gestalten, brauchen wir kluge Köpfe – junge Menschen, die Technik verstehen, Software programmieren und innovative Lösungen finden. Ich freue mich, dass heute dieses spannende und vielseitige Projekt startet«, sagt Prof. Dr. Alexander Kurz, Fraunhofer-Vorstand für Personal, Recht und Verwertung.

Das Projekt erweitert die Fraunhofer-Initiative »Roberta – Lernen mit Robotern«, die Kinder und Jugendliche spielerisch an Naturwissenschaften und Technik heranführt. »Open Roberta verbindet das erfolgreiche, pädagogische Roberta-Konzept mit einer innovativen technischen Lernumgebung, die das Programmieren lernen leicht macht und offen ist für spannende, kreative Experimente«, sagt Prof. Dr. Stefan Wrobel, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS. Die IAIS-Experten entwickeln Open Roberta mit Unterstützung von Google. Das Unternehmen hat für das Projekt eine Million Euro für zwei Jahre bereit gestellt. »Google setzt sich seit vielen Jahren und mit vielen Initiativen für die Förderung von Informatik in Bildung und Ausbildung sowie von Open-Source-Software ein. Wir freuen uns sehr, unser Engagement mit Open Roberta auf eine noch breitere Basis zu stellen«, erläutert Google-Entwicklungschef Dr. Wieland Holfelder das Engagement des IT-Konzerns.

Jeder kann programmieren – mit »Open Roberta«

Im Projekt »Open Roberta« entwickeln die Fraunhofer-Forscher eine frei verfügbare, cloudbasierte grafische Software, die Kindern und Jugendlichen mit Spaß und ohne technische Hürden das Programmieren ermöglicht – von ersten Programmierschritten bis hin zur Entwicklung intelligenter LEGO MINDSTORMS Roboter mit vielerlei Sensoren und Fähigkeiten. Dabei spielt es zukünftig keine Rolle, ob man vom Computer, Tablet oder Smartphone aus auf die Plattform zugreift. Sie lässt sich einfach über den Internetbrowser aufrufen, speichert die geschriebenen Programme in der Cloud und macht aufwändige Software-Updates überflüssig. Davon profitieren besonders Schulen, da deren IT-Wartung häufig mit großem administrativem Aufwand verbunden ist und viele Einrichtungen oftmals nicht über ausreichende Mittel für leistungsstarke Rechner verfügen. Die internetbasierte Software wird es auch ermöglichen, sowohl in der Schule als auch zuhause an eigenen Programmen zu arbeiten, sie mit anderen zu teilen und sie unabhängig von Ort und Zeit gemeinsam weiterzuentwickeln. Für Lehrkräfte stehen demnächst Tutorials für die Arbeit mit Open Roberta bereit, die auf die unterschiedlichen Interessen von Mädchen und Jungen eingehen.

Der Nachwuchs von heute programmiert für den Nachwuchs von morgen

Die Open-Roberta-Software ist zur Zeit im Beta-Stadium und wird Open Source weiterentwickelt. Im nächsten Schritt beziehen die IT-Experten vom IAIS Lehrkräfte, IT- und Bildungsexperten aus dem Roberta-Netzwerk sowie Hochschulen und ihre Studierenden aktiv in die Entwicklungsarbeiten ein. »Somit stärkt das Projekt gleichzeitig die Zusammenarbeit mit Hochschulen und fördert die praktische Programmiererfahrung von Studierenden«, erläutert Wrobel. Mitte 2015 wird die Software ohne Einschränkungen für alle zugänglich sein und sich zum Beispiel um die Programmierung weiterer Robotersysteme erweitern lassen. Sowohl die Software als auch die Open-Source-Entwicklertools stehen über Fraunhofer-Server bereit. Zudem können Schülerinnen und Schüler aus ganz Deutschland über Ideenworkshops und Wettbewerbe aktiv die Open-Roberta-Programmierumgebung mitgestalten.

Im Kontext von Open Roberta führt das Fraunhofer IAIS auch seine langjährige Zusammenarbeit mit LEGO Education fort. LEGO Education stellt 160 Roberta-Baukästen für die weitere Verbreitung von Open Roberta in den Bundesländern zur Verfügung. In Zusammenarbeit mit der Initiative »Jeder kann programmieren. Start Coding« und der Initiative D21 stellen die Kooperationspartner ihr Projekt am 4. November 2014 in Berlin erstmals der Öffentlichkeit vor.

Die Initiative »Roberta – Lernen mit Robotern«

»Roberta – Lernen mit Robotern« ist ein Bildungsprogramm, das Kinder und Jugendliche bereits seit über zehn Jahren für Naturwissenschaften und Technik begeistert. Es wurde 2002 durch das IAIS und mit Förderung des BMBF ins Leben gerufen. Jährlich erreicht die Roberta-Initiative in über 800 dokumentierten Roberta-Kursen mehr als 30 000 Kinder und Jugendliche. Ein umfassendes Schulungskonzept sowie gendergerechte Lehr- und Lernmaterialien unterstützen Lehrkräfte dabei, naturwissenschaftlich-technische Themen spielerisch zu vermitteln. Regionale RobertaRegioZentren sowie zertifizierte Roberta-Teacher bilden ein europäisches Netzwerk für den Erfahrungsaustausch und die Weiterentwicklung des Roberta-Konzepts.

Weitere Informationen:

www.open-roberta.org

www.roberta-home.de

www.google.org

education.lego.com