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29.06.2017 | Stephanie Wössner

Programmieren lernen mit B-O-B-3

B-O-B-3; Bild: Stephanie Wössner

B-O-B-3 ist eine kleine Platine, mit der – ähnlich wie bei Calliope  – Schülerinnen und Schülern Programmierkenntnisse vermittelt werden soll. Es handelt sich um ein Konzept, welches an mehreren Modellschulen in und um Aachen bereits erfolgreich eingesetzt wird. Laut der mitgelieferten Werbebroschüre eignet sich B-O-B-3 für Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 bis 9.

Was genau ist B-O-B-3?

B-O-B-3 ist eine Platine, die mit diversen Sensoren und LEDs ausgestattet ist, die man nach Belieben programmieren kann. Die Platine ist mit ihrer Form, die einem kleinen Roboter ähnelt, ansprechend gestaltet und der Hersteller liefert einen Trageband mit, mit dem man sich den kleinen Roboter um den Hals hängen kann. Damit er auch ohne Stromzufuhr über den USB-Anschluss funktioniert, gibt es die Möglichkeit, eine Knopfzelle an der Rückseite unterhalb der Programmierschnittstelle anzubringen.

 

B-O-B-3 verfügt über zwei mehrfarbige und zwei sehr helle weiße LEDs, einen Foto-Transistor, einen Temperatursensor, ein Infrarot-Sende-LED, zwei Tastsensoren und einen ATMEL ATmega88A-Controller. Damit kann er laut Aussagen der Hersteller unter anderem spüren, wenn seine Arme berührt werden, Freunde erkennen, nah und fern unterscheiden und seine LEDs leuchten lassen.

 

Doch bevor man sich ans Programmieren machen kann, muss man B-O-B-3 erst einmal selbst zusammenlöten. Dies soll erste Kenntnisse über Platinen vermitteln, die überall um uns herum in elektronischen Geräten genutzt werden. Gleichzeitig stellt dies aber eine Hürde dar für Lehrkräfte, die entweder selbst nicht löten können und/oder keine Möglichkeit haben, dies die Schüler/-innen selbst in der Schule vornehmen zu lassen.

 

Das Ziel des Projekts ist laut der offiziellen Website, Schülerinnen und Schüler der Unter- und Mittelstufe für Technik, Elektronik und Programmierung zu begeistern.

Wie wird B-O-B-3 programmiert?

B-O-B-3 wird über eine HTML5-Web-App programmiert, das Programm wird dort kompiliert, auf Fehler überprüft und heruntergeladen. Die Programmdatei wird dann über den sogenannten ProgBob-Helm und ein Übertragungsprogramm namens BobDude, welches es für Windows, Linux und MacOS gibt, an die Platine geschickt. Dies bedeutet, dass man zwar dank der HTML5-Web-App das Programmieren selbst auf einem mobilen Gerät durchführen könnte, jedoch benötigt man im Anschluss daran einen Computer, um das Programm zu übertragen. Denn eine App für Android und iOS gibt es nicht. Eine stabile Internetverbindung ist außerdem unabdingbar.

 

Bei der verwendeten Programmiersprache handelt es sich um C/C++, das heißt hier wird nicht mit Blöcken gearbeitet, sondern man muss den Code angeleitet schreiben beziehungsweise ergänzen. Dadurch sind die erlernten Programmierkenntnisse vielfältig mit anderen Geräten, wie dem Raspberry Pi, einsetzbar. Prinzipiell kann man sowohl Systeme als auch Anwendungen mit dieser weit verbreiteten Programmiersprache programmieren.

Tutorials erklären wie’s geht

Um die Schülerinnen und Schüler ans Programmieren heranzuführen, wurde ein interaktives Coding-Tutorial erstellt, welches die Lernenden dem eigenen Rhythmus entsprechend absolvieren können. Nach den zwei Einführungstutorials gibt es sechs weitere fertige Tutorials, die sich auf spezifische Funktionen, Bauteile und Projekte beziehen. Sie bestehen wie die Einführungstutorials aus mehreren Kapiteln und können in einer beliebigen Reihenfolge absolviert werden. Zwei weitere zur Kommunikation mit anderen B-O-B-3-Platinen und zur Fehlersuche sollen noch folgen. Schließlich gibt es noch einen freien Editor für eigene Programme.

 

Die Tutorials sind immer gleich aufgebaut: Zuerst gibt es Erklärungen und Informationen, dann folgen eine oder mehrere Aufgaben, die den Schülerinnen und Schülern helfen sollen, das Beispiel zu verstehen und es auf eine bestimmte Art und Weise anzupassen bzw. zu ergänzen. Abgeschlossen wird jedes Tutorial mit einem Quiz.

 

Links neben dem Programmierfenster gibt es eine Liste an Medaillen, die durch den Abschluss der verschiedenen Tutorials gewonnen werden. Neben Medaillen werden auch Bonuspunkte, Erfahrungswerte und andere Auszeichnungen verliehen. Sie hängen vom Wissensstand und dem Ergebnis der Quizze ab. Ziel ist es, vom „Basic Coder“ zum „Coding Champion“ aufzusteigen.

 

Schließlich gibt es am linken Rand des Programmfensters noch eine einblendbare Liste der Farbcodes für die mehrfarbigen LEDs, eine Übersicht über die Komponenten von B-O-B-3 und eine Bibliothek der verfügbaren Methoden und Funktionen.

 

Insgesamt ist das Programmierinterface sehr übersichtlich gestaltet. Man hat stets alle Elemente im Blick und nur das Programmierfenster selbst kann gescrollt werden. Hilfestellungen sind schnell einblendbar und man sieht auf einen Blick, wo man sich momentan befindet und was man schon geleistet hat. Voraussetzung dafür ist lediglich, dass man sich anmeldet. Dabei ist die Angabe einer E-Mail-Adresse optional. Wer eine besondere Herausforderung sucht, kann außerdem die Sprache des Webinterfaces auf Englisch umstellen.

Beispiele aus der Praxis

B-O-B-3 kann beispielsweise so programmiert werden, dass er über die Touch-Sensoren als Taschenlampe oder als (simuliertes) Code-Schloss funktioniert. Außerdem kann er Temperaturen und Tageslicht erkennen und auch ein einfaches Spiel kann unter Anleitung programmiert werden.

 

Hat man alle Tutorials durchlaufen, verfügt man über die Möglichkeit, aus den einzelnen erlernten Funktionen selbst Programme zu schreiben und diese ausführen zu lassen – jedoch jeweils nur eins und nicht mehrere zugleich.

Wer steckt hinter B-O-B-3?

Gebaut wird B-O-B-3 von der Firma Nicai-Systems, die im Rheinland ansässig ist und neben B-O-B-3 noch einige anspruchsvollere Platinen für die Robotik anbietet. Als Partner der Firma Nicai-Systems werden unter anderem einige Initiativen zur MINT-Förderung sowie verschiedene Elektronik-Vertriebsfirmen genannt.

 

Des Weiteren werden auf der Website von B-O-B-3 die Firmen GRÜN-Software und das zdi-Netzwerk Aachen & Kreis Heinsberg als Partner dieses konkreten Projekts genannt.

Was benötigt man, um mit B-O-B-3 zu arbeiten?

Möchte man sinnvoll und im Sinne des Konzepts mit B-O-B-3 arbeiten, dann braucht jeder Schüler und jede Schülerin einen eigenen B-O-B-3 für etwa 20.- €.

 

Die Schule braucht außerdem noch eine ausreichende Anzahl von ProgBob-Programmierhelmen, sodass in der Schule B-O-B-3 auch programmiert werden kann. Denn eine Übertragung der Programme an die Platine direkt per USB oder kabellos ist nicht vorgesehen. Möchte ein Schüler oder eine Schülerin auch zu Hause programmieren, dann ist es also nötig, dass auch der Programmierhelm zusätzlich angeschafft wird. Er schlägt mit weiteren etwa 20.- € zu Buche.
Für die Programmierung benötigt im Idealfall auch jeder Schüler und jede Schülerin Zugang zu einem Computer mit Internetanschluss.

 

Schließlich brauchen die Schülerinnen und Schüler ganz zu Beginn der Arbeit mit   B-O-B-3 auch noch die Möglichkeit, in einer Werkstatt die mitgelieferten Einzelteile (Sensoren, LEDs) auf die Platine aufzulöten.

 

Den Lehrkräften nimmt das Online-Tutorial natürlich viel Arbeit ab, jedoch muss der Lehrer oder die Lehrerin dennoch über die nötigen Programmierkenntnisse verfügen, um den Schülerinnen und Schülern bei Problemen zu helfen – denn durch das Tutorial bekommt er oder sie die Möglichkeit, sich um individuelle Bedürfnisse zu kümmern. Außerdem muss er oder sie sich mit Löttechnik auskennen und bereit sein, die dafür notwendige Gefährdungsbeurteilung auszufüllen und ein gewisses Risiko für Unfälle mitzutragen. Ob dies bereits ab Klasse 5 durchführbar ist, darf bezweifelt werden. Eine weitere Hürde könnte sein, dass Schülerinnen und Schüler beim Löten die Platine kaputt machen könnten.

Praxistest

Es war auch für jemanden ohne Ausbildung im Informatikbereich problemlos möglich, den Anweisungen des Tutorials folgen und erste Programmiererfolge zu verzeichnen. Die einzelnen Schritte sind klar formuliert, die Lösungsansätze so vorgestellt, dass sie leicht nachvollziehbar sind. Die Aufgabenstellungen bieten Raum für (begrenzte) Kreativität durch selbst wählbare Variablen und die Aufforderung, explorativ bestimmte Werte zu verändern, um zu sehen, wie B-O-B-3 reagiert.

 

Allerdings birgt diese angeleitete und sehr ähnlich aufgebaute Vorgehensweise auch die Gefahr, dass die Jugendlichen mit der Zeit den Spaß daran verlieren und ihnen langweilig wird. Das Prozedere erscheint sehr starr, die Kreativität der Nutzerinnen und Nutzer wird vorausgesetzt, aber es wird nicht auf sie hingearbeitet. Das heißt, dass jeder Schüler und jede Schülerin zwar den Anweisungen folgen und zum „Coding Champion“ aufsteigen kann, jedoch ist der Sprung von den Tutorials zur freien Programmierung sehr abrupt. Er berücksichtigt beispielsweise nicht, dass nicht jeder Lernende dazu fähig ist, selbständig einen Transfer durchzuführen und basierend auf dem Code, der angeleitet geschrieben wurde, frei ein komplettes Programm schreiben und idealerweise auch verschiedene Funktionen miteinander kreativ kombinieren kann. Hier wäre es schön, wenn es eine Plattform gäbe, auf der sich Schülerinnen und Schüler über ihre Ideen austauschen und gegebenenfalls auch Programme tauschen könnten, um sich gegenseitig zu inspirieren.

 

Schwierigkeiten bereiteten auch die verwendeten LEDs, die sehr stark sind und nach kurzer Zeit zu Augenschmerzen führten.

B-O-B-3 vs. Calliope

B-O-B-3 und der Calliope-mini sind beide Platinen, die in der Schule eingesetzt werden können, um Grundkenntnisse der Programmierung zu vermitteln.

 

Calliope-mini setzt dabei aufgrund seiner Zielgruppe, der Grundschule, vor allem auf blockbasierte Programmierung und es gibt relativ viel Material, das zur Programmierung dient. Aus diesem Grund gibt es anders als bei B-O-B-3 auch mehrere LEDs auf der sternförmigen Platine, die verschiedene Bilder anzeigen können.

 

Die Programmierung kann bei Calliope auch per App erfolgen. Die Programme können entweder per USB vom Computer oder per Bluetooth übertragen werden, während bei B-O-B-3 ein Computer sowie der Programmierhelm benötigt werden.

 

Während B-O-B-3 „niedlicher“ aussieht und auf den Personalisierungscharakter baut, verfügt Calliope über mehr Bauteile. So gibt es hier neben den LEDs mehr Sensoren (zum Beis. Kompass, Bewegungssensor, Beschleunigungssensor), eine USB-Schnittstelle, ein Bluetooth-Funkmodul, einen Lautsprecher und ein Mikrofon. Außerdem gibt es einen Motor-Anschluss. Diese vielen freiliegenden Bauteile sorgen im Gegenzug jedoch dafür, dass Calliope sehr empfindlich ist und in Kinderhänden oder im Schulranzen eines gewöhnlichen Grundschülers vermutlich nicht lange überleben wird. Viel robuster scheint B-O-B-3 zu sein, den man sogar bedenkenlos um den Hals tragen kann. Sicherheitshinweise zu Erdung und dazu, welche Teile nicht berührt werden sollen, wurden hier nicht mitgeliefert.

 

B-O-B-3 ist allein günstiger in der Anschaffung als Calliope, jedoch bedarf es zur Nutzung der Platine noch diverser Zusatzmaterialien, die nicht gerade billig sind.

Fazit

Prinzipiell ist das pädagogische Konzept von B-O-B-3 überzeugend, die Platine scheint personalisierter und die Online-Trainingseinheiten sind gut durchdacht und sprechen somit Jugendliche – auch durch den eingebauten Gamification-Faktor mit Badges – vermutlich gut an. Möglicherweise sorgt der recht gleichförmige Aufbau der Tutorials jedoch bei einigen Schülerinnen und Schülern recht schnell für einen Motivationsabfall und der Sprung von den stark angeleiteten Tutorials zur freien Programmierung wird kaum vorbereitet.

 

Dass man B-O-B-3 zunächst zusammenlöten muss, ist pädagogisch logisch und überzeugend, dürfte jedoch auch viele Lehrkräfte abschrecken, nicht zuletzt wegen der Gefährdung, die von einem Lötkolben ausgeht.

 

Hinsichtlich des Konzepts ergeben sich weitere Probleme:

 

Die mitgelieferte Broschüre spricht von „industrienaher Nachwuchsförderung“. Das lässt kritisch aufhorchen. Nach wie vor stellt sich die Frage, ob allgemeinbildende Schulen die reine „Verwertbarkeit“ der Jugendlichen in der Wirtschaft so sehr in den Mittelpunkt stellen sollten.

 

Zum anderen heißt es in der Broschüre: „Man braucht ein Konzept, das Kinder begeistert und Lehrer überzeugt“. Obwohl dies natürlich ganz allgemein für alle pädagogischen Konzepte gilt, wird hier auch durch den Modellversuch an diversen Schulen einmal mehr auf die Bereitschaft der Kolleginnen und Kollegen gesetzt, sich in ihrer Freizeit fortzubilden. Es ist jedoch fraglich, ob man tatsächlich flächendecken Lehrkräfte finden wird, die bereit sind, den damit verbundenen Aufwand auf sich zu nehmen, um den in den Bildungsplänen an sie gerichteten Anforderungen gerecht zu werden. Meist erhalten die Schulen und Lehrkräfte kaum oder sogar keine technische, finanzielle oder personelle Unterstützung, um solche neuen Ideen umzusetzen. Und: die B-O-B-3-Macher haben zwar an die Schülerseite gedacht (siehe Gamification), jedoch die Lehrerseite eher vernachlässigt.

Computer / Hardware, Informatik / Robotik, Lehrkräfte

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