Die Ingenieure von morgen: Sechst- und Siebtklässler der Schülerakademie programmierten und bauten am Gymnasium Veitshöchheim digitale Geräte

Das Programmieren erleichtern Schülern, wie bei einem Puzzle, grafisch dargestellte Blöcke (Bausteine), die in der richtigen Reihenfolge auf dem Bildschirm (siehe Foto) zusammenzufügen sind.  Tim aus Estenfeld vom Siebold-Gymnasium in Würzburg programmierte so beim Kurs in Veitshöchheim  ein Jump'n'Run-Spiel, bei dem mittels einer Lichtschranke eine Spielfigur zum Springen über Hindernisse gesteuert werden muss.

Computer helfen uns schon jetzt, Raumstationen zu erreichen und Brotteig perfekt zu mischen. In fast allen Berufen sind Digitalwerkzeuge bereits in Betrieb. Ein Verständnis für die Prozesse dahinter erleichtert es Kindern, sich in der Welt von morgen zurecht zu finden.

An sieben Doppelterminen (freitags und samstags) im Schuljahr konnten sich nun am Gymnasium Veitshöchheim vier Schülerinnen und 14 Schüler aus verschiedenen Gymnasien im Großraum Würzburg/Kitzingen außerhalb des Lehrplans vertieft mit elektronischen Bauteilen, der Programmierung von Mikrocontrollern und der Umsetzung kleiner Projekte beschäftigen.

Jochen Schmitt, der am Gymnasium Veitshöchheim Lehrkraft in den Fächern Mathematik/Physik/Informatik und in letztem Bereich auch Fachreferent bei der Ministerialbeauftragten ist, führte den Kurs im Rahmen der Schülerakademie Würzburg durch. Diese hat sich als Einrichtung der Ministerialbeauftragten für die Gymnasien in Unterfranken zum Ziel gesetzt, mit einem umfassenden Angebot mit ganz unterschiedlichen Themen aus den Bereichen Mathematik, Kunst, Naturwissenschaften, Musik, Film und Archäologie, besonders talentierte und interessierte Schüler zu fördern.

Was die Schüler für eine Teilnahme mitbringen müssen? Gute Noten und ein nachgewiesenes Interesse. Die Auswahl erfolgt an den Schulen, wobei die Schüler zur Teilnahme eingeladen werden. Die Kursteilnehmer müssen den versäumten Unterricht nachholen und sie tun dies problemlos.

Der vom Veitshöchheimer Gymnasium für Sechst- und Siebtklässler durch Jochen Schmitt angebotene Technikkurs "Tüfteln und Programmieren für junge Ingenieurinnen und Ingenieure" stieß sehr zur Freude des Kursleiters auch auf das Interesse von vier Schülerinnen.

Beim Programmieren ist es wichtig, so Schmitt, unter Einsatz realer technischer Hilfsmittel wie Sensoren, Lichtschranken, Displays oder Servomotoren komplexe Prozesse in überschaubare Arbeitsschritte zu unterteilen und geeignete Algorithmen zu entwickeln, so wie dies beispielsweise bei Haushaltsgeräten, der Heizungsanlage oder bei elektrisch zu bedienenden Jalousien der Fall ist.

Auch für Jochen Schmitt bedeutete der Kurs Neuland und bedurfte einer Einarbeitung. Er habe anfangs nicht gewusst, was da auf ihn zukommt und bei der Durchführung des Kurses eine ganze Menge gelernt. 

Schmitt: "Mich hat es schon länger fasziniert, mit Hilfe von Software elektronische Bauteile anzusteuern. Die Programmierung von Mikrocontrollern ermöglicht dabei vielfältige Anwendungen, die oft mit wenig Aufwand umsetzbar sind."

So bauten die Kursteilnehmer mit einfachsten Mittel mit einem Material-Einsatz von nur fünf Euro einen Roboter nach, unter Verwendung von drei sich drehenden Servo-Motoren, wobei einer einen Arm mit Seilzug hebt (auf dem Foto von Larissa aus Kürnach mit ihrer Projektpartnerin präsentiert). Humanoide Robotik –  bekannt vor allem in Science-Fiction Filmen, hatten die 18 Kursteilnehmer zuvor bei einer Exkursion beim Informatik-Lehrstuhl der  Hochschule für angewandte Wissenschaften Würzburg-Schweinfurt kennengelernt (siehe auch nachstehendes Video).

"Wir haben viel gelernt, hatten viel Spaß, es war spannend und wir haben neue Freunde gefunden" sagen unisono Alina und Alexandra aus Großlangheim (links). Sie präsentieren im Bild das von ihnen programmierte und mit Hilfe von Alinas Vater gebastelte Rätselspiel für zwei Personen, wo die Schnelligkeit entscheidet: Auf einem Microcontroller-Display wird eine Rechenaufgabe mit Lösung dargestellt. Die beiden Mitspieler entscheiden jeweils mittels zwei Knöpfen, ob die Lösung richtig oder falsch ist. Bei richtiger Lösung dreht sich der Servo-Motor  und zur Belohnung fällt durch die Öffnung ein Smartie über das Rohr nach unten.

Auf dem Bildschirm ist der für das Spiel von ihnen erstellte Programm zu sehen.

Das von den beiden Freundinnen gefertigte Rätselspiel mit Belohnung gefiel auch den Jungs.

Einen mit Zahlencode zu öffnenden Hotel-Tresor bastelte Robin (im Bild) zusammen mit Lenny, beide aus Güntersleben vom Gymnasium Veitshöchheim. Nach Eingabe der Pin dreht sich der Servomotor und öffnet die Tür.

Jonathan aus Estenfeld versteckte in diesen Kasten eine Zahnputz- und Handwasch-Uhr, in dem er mittels Mini-Computer die Zeitdauer der einzelnen Arbeitsschritte programmierte, die nicht nur auf dem Display, sondern auch akustisch wahrnehmbar sind.

Dasselbe Prinzip realisierten bei ihrer Zahnputzuhr unter Verwendung eines Legogehäuses Paul aus Wiesentheid und Moritz aus Kürnach.

"Der Kurs war viel besser als der normale Unterricht an unserem Gymnasium" lautete am Ende das Fazit der Kursteilnehmer.

Bei diesem praxisorientierten Programmieren lernten die Kinder, bedacht und bewusst zu agieren, Probleme zu erkennen und sie zu lösen. Sie erlebten sich selbst als aktiv und handlungsfähig.  Lehrer Schmitt: "Wissen über die automatisierte Datenverarbeitung hilft, die Welt besser zu verstehen und selbstbestimmt zu handeln. Dies ermöglicht es den Schülern, sich so zu kompetenten Gestaltern ihrer Welt zu entwickeln."

Er hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, seine praktischen Kurserfahrungen auch in den normalen Unterricht zu integrieren, wobei er aber es für problematisch ansieht, in einer normalen Klasse die Kursinhalte in diesem Umfang und so einer Form zu realisieren.