Kurzer Hinweis
Der mBot ist ein Roboter-Bausatz zu Ausbildungszwecken für Schüler ab acht Jahre. Er kann mit Hilfe von Scratch, einer visuellen Programmiersprache, gesteuert werden. Der Roboter unterstützt die Arduino-IDE und wird von Makeblock, einer Firma in Shenzhen, China, hergestellt. [Quelle: Wikipedia] ? https://de.wikipedia.org/wiki/MBot
Teil 1: Verpackung und Aufbau
Packungsinhalt
Die Verpackung des mBots enthält typischerweise den Roboter-Bausatz selbst, der verschiedene Komponenten wie Motoren, Räder, ein Steuerungsboard und Sensoren umfasst. Ebenfalls enthalten sind Kabel für die Verbindung, eine Fernbedienung und oft auch eine Anleitung oder ein Poster. Batterien (typischerweise 4x AAA für den mBot und 1x CR2016 für die Fernbedienung) sind in der Regel nicht im Lieferumfang enthalten und müssen separat erworben werden.
Der Aufbau eines mBot
Der Aufbau des mBots ist für Schüler ab acht Jahren konzipiert und dauert etwa 20 bis 30 Minuten. Ein kleines Werkzeug, das dem Paket beiliegt, erleichtert den Zusammenbau. Die beiliegende Anleitung ist hilfreich, auch wenn sie nicht immer fehlerfrei ist. Es ist normal, dass einige Schrauben und Ersatzteile der Motoren übrig bleiben. Eine detaillierte Anleitung als Erklärvideo ist verfügbar unter: ? https://www.youtube.com/watch?v=RTynWmV6Gxs.
Wichtiger Hinweis zu Batterien: Der mBot benötigt 4x AAA-Batterien und die Fernbedienung eine CR2016 Lithium 3V Knopfzelle. Diese sind nicht im Lieferumfang enthalten.
Nach dem Zusammenbau sieht der mBot aus wie ein kleiner, blauer Roboter mit Rädern, einem vorderen Ultraschall-Sensor und dem Hauptsteuerungsmodul.
Teil 2: Software und Programmierung
Erste Tests und Software-Einrichtung
Erste Schritte und Anleitungen finden sich auf der Herstellerseite: ? http://learn.makeblock.com/get-started/. Dort wird auch die Verbindung per Kabel oder Bluetooth erklärt.
Kurze Erklärfilme zur Programmierung sind verfügbar unter: ? https://www.youtube.com/watch?v=JwDHsSc0u7A&list=PLuuf1TKEkEqQ9_2hGTHx5XRxlyTOVUJzS.
Die Programmierung kann entweder über Scratch (? https://scratch.mit.edu/) erfolgen, einer kostenlosen visuellen Programmiersprache, oder mit der vom Hersteller angebotenen Software "makeblock" (? https://www.makeblock.com/steam-kits/mbot-2#Software). Weitere Hinweise zu Scratch finden sich hier: ? https://www.dbawdy.de/bildung/vhs/roboter-mit-scratch-programmieren/.
Diese Einführung konzentriert sich auf die Software makeblock, speziell MBlock5 v5.01.
Der Aufbau von makeblock und Führung durch den Bildschirm
ACHTUNG: Die Fernbedienung sollte von den Kindern getrennt werden, da sie die aufgespielten Programme übersteuern kann und eine Fernbedienung alle mBots steuert.
Beim Start von mBlock erscheint ein Fenster mit einem Pandabären-Charakter und der Option, das Gerät auszuwählen. Klicken Sie auf das Plus-Symbol, um Ihr Gerät hinzuzufügen. Wählen Sie dann den mBot aus (oft rot markiert) und klicken Sie auf "OK".
Bei vielen mBots erscheint ein "Aktualisieren"-Symbol. Dies bedeutet, dass eine neue Firmware (Betriebssoftware) für den mBot geladen werden muss. Klicken Sie auf "Aktualisieren", um den Prozess zu starten. Nach der Auswahl von "Firmware aktualisieren" und anschließendem "OK" wird der Aktualisierungsprozess gestartet. Warten Sie, bis die Aktualisierung abgeschlossen ist. Eine Bestätigungsmeldung wird angezeigt; klicken Sie hier auf "OK".
Um die Software in deutscher Sprache zu nutzen, klicken Sie im Menü am oberen linken Rand auf das Weltkugel-Symbol und wählen Sie "Deutsch".
Hilfe, es fehlen Blöcke!
Es gibt verschiedene Programmieransätze, die sich in der Literatur unterscheiden können. Der mBot kann entweder per USB-Kabel oder per Bluetooth mit dem Rechner verbunden werden. Das Programmierfenster zeigt dann die verfügbaren Blöcke an.
Die "Ereignis"-Startbuttons im Programmierfenster zeigen Tastatur- oder Mausklicks vom Rechner an.
Wenn die Programmierung auf den mBot geladen werden soll, muss der "Upload-Modus" gewählt werden. Manchmal scheinen Blöcke zu fehlen, was oft an älteren Softwareversionen von mBlock liegt. In solchen Fällen ist es wichtig, genau zu überlegen, was das Programm tun soll, und die Bezeichnungen der Blöcke zu prüfen, da diese sich ändern können (z.B. "Falls...sonst...dann..." statt "Wenn...dann...sonst"). Bei fehlenden Variablen müssen diese unter "Variablen" und "Neue Variable" entsprechend benannt werden.
Die Blöcke
Die mBot-Steuerung erfolgt über verschiedene Kategorien von Programmblöcken, die im mittleren Bereich des Programmfensters zu finden sind. Diese Blöcke sind farblich gekennzeichnet, um die Strukturierung und das Finden zu erleichtern. Man kann dies mit "Programmierung nach Farben" vergleichen.
- Aussehen: Steuert die LEDs des mBots.
- Zeigen: Steuert die Farben der LEDs und die Tonausgabe.
- Aktion: Bezieht sich auf die Mobilität und Bewegungselemente des Roboters.
- Fühlen: Enthält die Sensoren des mBots.
- Ereignisse: Definiert die Startsequenzen für die Programmierung, abhängig von der Verbindung (Computer oder Übertragung auf den mBot).
- Steuerung: Beinhaltet Schleifen und sich wiederholende Elemente.
- Operatoren: Blöcke, in die Werte wie Zahlen eingegeben werden müssen.
- Variablen: Ermöglicht das Erstellen eigener Blöcke zur Steuerung, z.B. für die Geschwindigkeit.
- Meine Blöcke: Bietet die Möglichkeit, neue Blöcke für selbstentwickeltes Zubehör oder Sensoren zu entwerfen.
Teil 3: Programmierung
Starten mit der Programmierung
Für einen einfachen Einstieg und zum Testen kann die mBlock-App genutzt werden, die auch in App-Stores verfügbar ist. Diese App erklärt den Umgang mit den Blöcken spielerisch für Kinder (in englischer Sprache).
Alternativ können Sie sich an den folgenden Programmbeispielen versuchen. Der Farbcode ist ein hilfreicher Wegweiser, um den passenden Block zu finden.
Farbenspiel
Dieses Beispiel zeigt, wie der mBot durch eine Abfolge von Farben blinkt. Wenn Sie den mBot anschließen, zeigt er zunächst 3 Sekunden lang rot, dann 2 Sekunden gelb. Nach einer Sekunde Wartezeit blinkt er 3 Sekunden lang fliederfarben und dann 2 Sekunden blau. Sie können die Farben und Zeiten nach Belieben anpassen.
Unheimliche Begegnung (Melodie)
Der mBot kann auch Töne abspielen. Dieses Beispiel demonstriert das Abspielen einer Melodie, die an bekannte Filmmusik erinnern könnte. Viel Vergnügen beim Ausprobieren!
Tipps für den Unterricht
Ein Paket enthält typischerweise 10 mBots, 10 Kabel, zwei Fernbedienungen, Akkus und ein Ladegerät. Die Einführung kann ausgedruckt und mit einem Poster für Liniensuchaufgaben ergänzt werden.
Für die Einführung wird empfohlen, die mBots mit Akkus zu bestücken und den Kindern zunächst die Fernsteuerung zu zeigen, um die grundlegenden Funktionen wie Töne spielen oder Farben wiedergeben zu demonstrieren. Es ist ratsam, nur zwei Fernbedienungen bereitzustellen, um sicherzustellen, dass immer eine funktioniert. Später sollten die Fernbedienungen beiseitegelegt werden, da die Programmierung die Steuerung übernimmt.
Der Fokus sollte auf selbstlaufenden Programmen liegen, die den Roboter steuern. Erklären Sie Ihrer Lerngruppe die Programmieroberfläche und führen Sie ein Beispielprogramm vor, das der mBot dann ausführt. Dies weckt die Neugier der Kinder.
Im nächsten Schritt können Sie den Aufbau der makeblock-Software erklären und mit laminierten, farbig ausgedruckten Anweisungen (basierend auf den Beispielen dieser Einführung oder externen Quellen wie der PH Bern oder dem Eckstein-Club) erste Programmieraufgaben für Kleingruppen (2-3 Schüler) stellen.
Stellen Sie jeder Gruppe einen mBot und ein Kabel zur Verfügung. Die mBots können durchnummeriert werden, um die Zuordnung zu erleichtern. Achten Sie am Ende der Unterrichtseinheit darauf, dass alle mBots und Kabel wieder eingesammelt werden.
Es wird empfohlen, mit einfachen Programmierungen aus der Farbblockfamilie zu beginnen. Der weitere Verlauf der Unterrichtsreihe hängt stark vom Talent der Lerngruppe ab. Sie können eigene Herausforderungen wie Labyrinthe aus Dachlatten erstellen, falls die Gruppe fortgeschritten ist, oder sich an externen Aufgaben orientieren.
Am Ende der Einheit sollte eine Diskussion über selbstgesteuerte Fahrzeuge, deren Vorteile und potenzielle Gefahren stattfinden. Die Arbeit mit dem mBot kann zur Erfüllung von Kompetenzbereichen im Medienkompetenzrahmen NRW beitragen (z.B. 1.2, 3.1, 3.3, 6.2, 6.3, 6.4).
Programmierhilfen und Hinweise
Es gibt zahlreiche kostenlose Online-Vorlagen und Anleitungen:
- Buchtipp: "Das mBot-Buch: Kreative Ideen für den Roboter von Makeblock" von Erik Bortmann (Verlag Makeblock Co. Ltd., 2016).
- Pädagogische Hochschule Bern bietet eine Anleitung mit Aufgaben und Lösungen, die sich auf Scratch bezieht: ? https://www.phbern.ch/ideenset-robotik-2/ideenset-robotik-2/unterrichtsmaterial/mbot.html
- Eckstein Club bietet ebenfalls eine Übersicht mit Aufgaben und Lösungen: ? http://eckstein.club/learn/makeblock/mbot/
- YouTube-Kanal mit vielen Tutorials: ? https://www.youtube.com/playlist?list=PLnODQ8eKobr7Ys-a3yYwFq1YS8WeGQHfC
- Makeblock bietet auf seiner Bildungsplattform (? http://education.makeblock.com/mbot/) in englischer Sprache geführte Einstiege und Texthefte zum Download an.
Eine Bitte am Schluß
Für Anregungen und Feedback kontaktieren Sie bitte Karsten Quabeck unter: ? karsten.quabeck@br.nrw.de.
Vielen Dank!
