Projekttag
CowBots Programmieren mit Calli:bots
Wie lebt eigentlich eine Milchkuh? Wie würde sie gerne leben? Und wie programmiert man einen Roboter als Kuh?
Darum soll es in diesem Workshop gehen. Im ersten Teil schauen ihr euch die Lebensumstände von Milchkühen in Deutschland an und findet heraus, was eine Kuh für ein gutes Leben braucht. Im zweiten Teil programmiert ihr den Calli:bot als “CowBot” und simuliert damit das Leben einer Milchkuh. Ihr baut eine Umgebung für den CowBot und zeigt damit, wie die Lebensbedingungen für Milchkühe verbessert werden können.
Mit einem Kuh-Roboter simulieren, wie ein Wunsch-Kuhleben aussieht
Kühe kennen wir alle. Wir sehen sie, wenn wir durch ländliche Regionen fahren. Wir sehen sie im Supermarkt auf der Fleischverpackung und haben vielleicht auf einem Bauernhof schon mal eine gestreichelt. Aber wie lebt eine Kuh eigentlich?
In unserem Cowbot-Workshop finden die Teilnehmenden heraus, was Kühe brauchen, um glücklich zu sein. Außerdem soll es ums Programmieren gehen: Was ist ein Calli:bot? Und wie kann ich das Thema Kuh und Programmierung verbinden? Die Teilnehmenden recherchieren zu den Lebensumständen einer Kuh und programmieren einen Kuh-Roboter.
Wir haben für euch vorbereitet:
- einen beispielhaften Ablauf für einen Projekttag à 240 Minuten oder eine Lernreihe bestehend aus drei Einheiten à 90 Minuten.
- Materialien zum Thema “Milchkühe in Deutschland”
- Lernkarten und Aufgaben für die Programmierung mit dem Calliope mini und dem Calli:bot
- einen Input zu einer kreativen Basteleinheit
Das erwartet euch an diesem Projekttag:
Die Teilnehmenden recherchieren zum Leben einer Milchkuh in Deutschland, vertiefen ihr Wissen zum Calliope mini und lernen den Calli:bot kennen. Optional erwartet euch eine kreative Basteleinheit.
Zentrale Fragen
- Wie leben Kühe in Deutschland? Was brauchen sie, um glücklich zu sein?
- Wie funktionieren der Calliope mini und der Calli:bot?
- Wie nutze ich den Calli:bot, um das Leben einer Milchkuh zu simulieren?
Die Teilnehmer*innen:
- recherchieren zum Leben von Milchkühen in Deutschland
- programmieren eine erste Übungen mit dem Calliope Mini
- lernen Calli:bots kennen
- wenden gelerntes Wissen über Lebensbedingungen von Kühen und Grundlagen von Calli:bots an, in ihrer Abschlussaufgabe
- nutzen Müll zur Prototypenerstellung (Upcycling)
- WLAN (Laptops) und die Calliope-App (nur für Tablets)
- breites, schwarzes Klebeband
- Bastel- und Recyclingmaterialien für die Kuhweide
Material pro 2er Team
- Calliope mini und ein Calli:bot
- Laptop, Computer oder Tablet
Die aufgeführten Kompetenzbereiche orientieren sich an den Vorgaben Kompetenzen in der digitalen Welt der Kultusministerkonferenz.
Ablauf
Einheit 1: Recherche zum Leben von Milchkühen in Deutschland
Dauer: 90 min
Ort: Schule oder außerschulischer Lernort
Einheit 2: Erste Übungen mit dem Calliope mini programmieren
Dauer: 90 min
Ort: Schule oder außerschulischer Lernort
Einheit 3: Programmierung des Calli:bots als CowBot
Dauer: 90 min
Ort: Schule oder außerschulischer Lernort
Einheit 1: Recherche zum Leben von Milchkühen in Deutschland
💡 Hinweis: In diesem Format geht es um die Themen “Essen” und “Tierwohl”. Es werden keine qualvollen Bilder gezeigt und auch keine Kalorienzahlen genannt. Trotzdem kann das Thema “Essen” für einige Teilnehmenden ein sehr sensibles Thema sein. Bevor die Inhalte besprochen werden, sollte in der Klasse besprochen werden, dass jede und jeder selbst entscheiden kann, was er oder sie essen möchte. Es ist unabdingbar darüber Bescheid zu wissen, woher die eigene Nahrung kommt, um eine fundierte Entscheidung zu treffen, was man selbst essen möchte. Dabei ist es wichtig, dass alle Entscheidungen respektiert und nicht wertend kommentiert werden.
Einführung Einheit 1
⏰ 5 min
Stellt das Projekt vor und sammelt in der Gruppe, welche Ideen und welches Vorwissen die Teilnehmenden bereits zum Thema “Haltung von Kühen in Deutschland” haben.
So unterschiedlich lebt die Milchkuh in Deutschland
⏰ 15 min
Als erster Input wird das Video “So unterschiedlich lebt die Milchkuh in Deutschland von Quarks” gezeigt. Im Anschluss wird kritisch über das Video in der Klasse gesprochen.
- Was ist dir aufgefallen?
- Was war neu?
- Was war bekannt?
💡 Wichtig ist an dieser Stelle darauf einzugehen, dass hier nur diejenigen Betriebe gefilmt wurden, die sich auch gerne nach außen präsentieren und zeigen, wie ihre Betriebe aussehen. Es wird kein repräsentatives Bild geschaffen, wie Kühe generell in Deutschland gehalten werden.
Vom Massenstall zur grünen Weide: Eine Milchkuh wird in Deutschland ganz unterschiedlich gehalten – je nach Konzept des Landwirtes. Quarks hat sich die drei gängigsten Betriebsformen angeschaut und das Leben der Kuh unter die Lupe genommen.
Recherche zu den Bedürfnissen von Kühen
⏰ 45 min
Im nächsten Schritt recherchieren die Teilnehmenden zu den Bedürfnissen von Kühen. Dafür werden die Steckbriefe ausgeteilt und in Zweiergruppen bearbeitet. Für die Recherche nutzen die Teilnehmenden Tablets oder Laptops/ Computer. Je nachdem, wie viel Rechercheerfahrung bereits vorhanden ist, kann hier noch mal auf Rechercheregeln und Suchmaschinen eingegangen werden
Für eine einfachere Recherche oder zur Binnendifferenzierung könnt ihr unsere Wissensnuggets “Das brauchen Kühe” nutzen.
Austausch zu Steckbriefen
⏰ 40 min
Anschließend findet ein Austausch über die Steckbriefe statt:
- Was war den Teilnehmenden neu?
- Gleicht die Haltungsformen aus dem Video mit “Fakten zu Kühen in Deutschland” auf Seite 2 des Arbeitsblatts „Wissensnuggets – Das brauchen Kühe“ ab: Wie leben Kühe in Deutschland? Welche Haltungsform berücksichtigt am ehesten die Bedürfnisse von Kühen? Was bedeutet das für die Haltung von Milchkühen in Deutschland?
- Diskutiert Lösungsansätze, wie die Haltungsbedingungen von Milchkühen in Deutschland verbessert werden können.
Einheit 2: Erste Übungen mit dem Calliope mini programmieren
Warm Up:
Algorithmisches Zeichnen
⏰ 15 min
Als analogen Einstieg in das Thema Programmieren eignet sich das Spiel “Algorithmisches Zeichnen”.
Calliope mini kennenlernen
⏰ 15 min
Stellt den Teilnehmenden den Mikrocontroller Calliope mini vor. Sammelt mit den Teilnehmenden Ideen, was Mikrocontroller sind und wo sie euch im Alltag begegnen.
💡 Info: Mikrocontroller sind kleine Computer, meist mit Sensoren ausgestattet, mit denen Geräte gesteuert werden. Ihr findet sie nahezu überall, wo Elektronik eingebaut ist: in Kaffeemaschinen, Waschmaschinen, Digitaluhren, Fernbedienungen, Laptops/ Tablets, Fahrkartenautomaten, Autos, Ampeln, elektrische Zahnbürsten etc.
Erste Programmierübungen mit dem Calliope mini
⏰ 30 min
Stellt den Teilnehmenden den Calliope mini vor, erklärt den Aufbau und lasst die Teilnehmenden Programmierübungen machen, mit denen sie die Grundfunktionen kennenlernen.
Dabei programmieren die Teilnehmenden in Zweierguppen mit Hilfe der Lernkarten die Aufgaben “Namensschild”, “Herzschlag” und “Lichtsirene”.
Kennenlernen der Sensoren
⏰ 30 min
Um die Sensoren des Calliope mini kennenzulernen, programmieren die Teilnehmenden in Zweiergruppen die Aufgaben “Temperaturmessung” und “Lärmpegel” aus unseren Lernkarten.
💡 Da die Übertragung der Programme auf den Calliope für einige Kinder ggf. herausfordernd ist, kann bei den ersten Aufgaben der Grundlagenvermittlung auch zunächst nur mit dem Simulator gearbeitet werden.
💡 Zur Binnendifferenzierung können besonders leistungsstarke Teilnehmenden die Aufgaben “Kipplicht” und “Alarmanlage” bearbeiten.
Einheit 3: Programmierung des Calli:bot als CowBot
Ziele:
Transfer des erlernten Wissens zu Lebensbedingungen von Kühen,
Kennenlernen des Calli:bots, erste Aufgaben mit Calli:bot und Programmierung des Abschlussprojekts.
Programmieren des Calli:bots
⏰ 45 min
In Einheit 1 haben die Teilnehmenden viel über Kühe und ihre Bedürfnisse gelernt. Nun geht es darum, das Gelernte praktisch umzusetzen und ideale Lebensbedingungen für die Kühe – repräsentiert durch CowBots – zu schaffen.
Die CowBots sollen dabei so programmiert werden, dass sie Hindernissen (wie z.B. anderen CowBots oder einer Wassertränke) ausweichen und nicht aus dem eingezäunten Gelände ausbrechen können. Der “Zaun” wird dabei mit Hilfe eines dicken schwarzen Tapes auf dem Boden simuliert.
Die Teilnehmenden bearbeiten Aufgaben aus den Lernkarten in 2er-Gruppen.
1. Baut euren CowBot zusammen
Schraubt euren Calliope mini auf den Calli:bot. Dafür nehmt ihr die zwei schwarzen Schrauben ab, legt den Calliope darauf und fixiert ihn mit den beiden Schrauben. Dann verbindet ihr Callo:bot und Calliope über das Strom- und Datenkabel. Steckt hierfür die beiden Kabel in den jeweiligen Slot. Über den Punkt “Konfiguration” fügt ihr den Calli:bot in NEPO hinzu.
2. Lasst den CowBot herumfahren
Baut die Programmierung wie auf dem Bild nach. So startet der Motor die beiden Räder, wodurch der Calli:bot losfährt. Wenn der Calli:bot bremst, hören Motor und Räder auf, sich zu drehen.
Zusatzaufgabe: Findet heraus, welche Befehlsblöcke verändert werden müssen, um Fahrzeit und -strecke zu verändern?
3. Der CowBot soll nicht gegen den Zaun fahren.
Über den Infrarotsensor erhält der Calli:bot Informationen, ob der Untergrund schwarz oder weiß ist.
Das nutzen wir, sodass wir in der Programmierung (siehe Bild) dem Calli:bot sagen, dass er umdrehen soll, sobald der Infrarotsensor die Nachricht gibt, dass der Untergrund dunkel ist.
Zusatzaufgabe:
Der CowBot soll Hindernissen ausweichen.
Das funktioniert über den Ultraschallsensor. Einen Ultraschallsensor kennt ihr von bestimmten Tieren. Fledermäuse und Delfine orientieren sich zum Beispiel darüber. Wie funktioniert das? Der Ultraschallsensor sendet viele – für uns Menschen nicht sichtbare – Schallwellen. Wenn diese auf ein Hindernis treffen, werden sie zurückgeworfen und der Ultraschallsensor empfängt sie wieder. Je nachdem, wie lange die Zeit zwischen dem Abschicken und Empfangen der Schallwellen ist, kann der Sensor die Entfernung berechnen. Das ganze funktioniert rasend schnell. Wenn der Abstand so klein ist, wie wir ihn eingestellt haben, weicht der Calli:bot dem Hindernis aus.
4. Calli:bot gibt ein Signal
Der CowBot soll zeigen, wenn er unglücklich ist, weil er zu wenig Platz hat. Wenn der CowBot nicht genug Platz in seinem Stall oder auf der Weide hat und auf ein Hindernis, z.B. eine andere Kuh oder einen Zaun stößt, soll er zeigen, dass ihn das unglücklich macht. Dann soll er einen traurigen Smiley anzeigen. Ihr könnt dafür den Ultraschallsensor (für Hindernisse) oder den Infrarotsensor (für die schwarze Linie, d.h. den Zaun) nutzen.
💡 Weitere Aufgaben für den Calli:bot und Lösungsvorschläge findet ihr in den Calli:bot-Lernkarten.
Gestalten einer idealen Umgebung für den CowBot
⏰ 30 min
Anschließend gestalten die Teilnehmenden die Umgebung für die CowBots mit Bastel- und Recyclingmaterialien. Dabei berücksichtigen sie, was sie in Einheit 1 zu den Bedürfnissen von Kühen gelernt haben.Ziel ist die Gestaltung von idealen Lebensbedingungen für Kühe.
Um den Calli:bot wie eine Kuh aussehen zu lassen, können die Teilnehmenden ihn kreativ verkleiden.
Ein mögliches Abschlussprojekt kann auch eine Demonstration der CowBots für bessere Lebensbedingungen sein.
Abschluss & Reflexion
⏰ 15 min
Zum Abschluss wird in einem Gespräch reflektiert, was die Teilnehmenden mitgenommen haben. Dabei können zunächst durch die Präsentationsmethode “Markt der Möglichkeiten” oder “Museumsrundgang” die eigenen Ergebnisse vorgestellt werden. Wichtig für die eigentliche Reflexion ist die Sensibilisierung dafür, dass es jedem und jeder selbst überlassen ist, ob und wie viel Milchprodukte er oder sie konsumiert. Die Teilnehmenden sollten jedoch wissen, wo die Milchprodukte herkommen, um selbst eine Entscheidungsgrundlage für ihren Milchkonsum zu haben. Dabei soll ein respektvoller Umgang mit den Entscheidungen anderer Menschen vermittelt werden, insbesondere beim Thema Essen, das für einige Menschen ein sehr sensibles Thema sein kann.
Um die Ergebnisse des Projekts nach außen zu tragen, kann es anderen Interessierten vorgestellt werden. Dadurch wird eine Auseinandersetzung mit den Lebensumständen von Milchkühen in Deutschland angeregt und mehr Kinder und Jugendliche werden in die Lage versetzt, wissensbasierte Konsumentscheidungen zu treffen.