Nieuwe programmeerbare IoT Robot voor MINT vakken op Duitse scholen

In 2003 was er in Nederland, Duitsland en eigenlijk heel Europa al een dreigend tekort aan technici. In Duitsland werd gestart met het aanbieden van robotica onderwijs op het voortgezet onderwijs. De Duitse lucht- en ruimtevaartorganisatie DLR ontwikkelde voor dat doel de ASURO robot. Het idee was en is dat door het invoeren van roboticalessen op de scholen, met inzet van de ASURO robot, meer kinderen, zowel jongens als meisjes, in Duitsland een wetenschappelijke of technische studie kiezen. Op dit moment werkt Duitsland aan de uitrol van fase 2.

Buiten Europa, bijvoorbeeld in Azië, bevat het basisonderwijs aanzienlijk meer technische vakken dan in Europa of de Verenigde Staten. Deze strategie leidt ertoe dat ook meisjes op jonge leeftijd met techniek in aanraking komen.

In Azië zijn al veel vrouwen in technische beroepen werkzaam. De ervaringen van de firma AREXX Engineering, die zijn opgedaan bij de verkoop van educatieve robots en tijdens workshops solderen, laten zien dat meisjes vaak zelfs nog wat beter presteren op technisch vlak en bij het programmeren dan jongens. De meisjes werken vaak nauwkeuriger  en nemen meer tijd om tot een goed eindresultaat te komen. Dit heeft tot gevolg dat ze minder fouten maken en vaker direct tot een goed werkend eindproduct komen. Iets wat ze blijkbaar in Azië allang ontdekt hebben.

Het probleem in onze westerse wereld is dat meisjes bijna niet in aanraking komen met techniek, wat vaak betekent dat hen geen toegang wordt geboden tot de mogelijkheden voor een technisch beroep. Het betekent echter ook dat wij nagenoeg de helft van de bevolking uitsluiten om een technisch beroep te kiezen. Vanzelfsprekend is deze situatie bij het huidige tekort aan technisch personeel niet te verdedigen.

In Duitsland wil men nu de leerlingen op de basisschool al kennis laten maken met techniek. De eerst stap is gezet door de kinderen te leren programmeren met een Visuele Programmeer Taal. Er wordt bijvoorbeeld gestart met het populaire Scratch en aansluitend met robots, die op dezelfde manier geprogrammeerd kunnen worden.

Het Fraunhofer Instituut heeft met haar project “Open Roberta” een baanbrekend systeem ontwikkeld, dat hopelijk vaak in het Duitse basisonderwijs ingezet gaat worden. Een robot laat de leerlingen op een hele directe manier zien, dat je met programmeren een robot kunt besturen en het hele gerichte opdrachten kunt geven.

AREXX Engineering uit Zwolle is de producent en leverancier van de door DLR ontwikkelde ASURO robot, die in het Duitse onderwijs nog steeds veelvuldig wordt gebruikt en op dit moment ook in de Verenigde Staten populair is. Ook is AREXX weer direct betrokken bij de ontwikkeling van de nieuwe visuele programmeertaal (visual programming language) voor robots die speciaal voor dit doel worden ontwikkeld. Feitelijk zijn deze allemaal gebaseerd op Scratch oftewel het door Google ontwikkelde “Blocky”-systeem.

Onlangs is de door AREXX geproduceerde en door JM3 Engineering ontwikkelde nieuwe IoT robot MARVIN geïntroduceerd, die een volledig nieuwe kijk op educatieve robots geeft. Een lesrobot die van basisschool tot universiteit te gebruiken is.

De MARVIN IoT robot is niet alleen met de visuele programmeertaal iRP (Intuitive Robot Programming) te programmeren, maar ook met het krachtige C/C++. De grafische programmeeromgeving “iRP WebIDE” (webgebaseerde geïntegreerde ontwikkelomgeving) is gebaseerd op Open Roberta en op Blocky, echter iRP werd voor het gebruik in realtime systemen geschikt gemaakt, op belangrijke delen uitgebreid en met een geïntegreerde WiFi toegang uitgerust. Hierdoor is het mogelijk om de robot onafhankelijk van het operating systeem van de computer (Mac, Linux, Windows) met een browser te programmeren.

iRP is zeer krachtig, zelfs in de beginnersmodus kan de robot met slechts enkele blokken worden geprogrammeerd om te rijden en obstakels te vermijden.

De leerlingen kunnen nu eenvoudig op de PC of  laptop met gebruik van een browser en met behulp van iRP een programma schrijven. Dit programma stuurt het programma direct draadloos via WiFi naar de robot en de robot voert het programma uit. De leerlingen kunnen dan ook direct zelf controleren of ze het goed hebben gedaan.

MARVIN biedt voor leraren en scholen het belangrijke voordeel dat het zelfstandig werken in een groep mogelijk maakt. Er is slechts een minimaal aantal instellingen nodig en geen IT-infrastructuur. Bovendien beschikt MARVIN over een ingebouwde en omvangrijke helpfunctie in acht talen. Dit alles betekent ook dat er slechts een minimale inzet nodig is van de docenten, die daardoor meer tijd hebben voor andere onderwijstaken. Er hoeft immers niet eerst een robot te worden gebouwd met alle nadelen die daarmee samenhangen. Bouwen doen de leerlingen vaak thuis wel met speelgoed dat speciaal daarvoor bestemd is.

Gebaseerd op een realtime operating systeem (RTOS), de krachtige programmeertaal C++ en talrijke uitbreidingsmogelijkheden, is MARVIN ook inzetbaar in het vervolgonderwijs en voor bedrijfstrainingen, technische opleidingen en programmeercursussen.

Natuurlijk wordt gestart met eenvoudige commando’s zoals laten rijden en LED’s laten knipperen. De robot is echter uitgerust met een hoogwaardig kompas, een gradenboog en  gyro- en afstandssensoren, zodat intelligente kinderen al snel complexe commando’s kunnen programmeren. De robot kan ook voorzien worden van een robotarm.

Eenvoudige mechanische onderdelen zoals bijvoorbeeld een houdertje kunnen zelfs op school met een 3D printer door de leerlingen zelf worden uitgeprint.

In Duitsland verwacht men dat door al op de basisschool tijdens de MINT-vakken intensief te gaan werken met het programmeren van robots zoals MARVIN, de wereld van techniek op een speelse manier dicht bij de kinderen wordt gebracht, zowel bij jongens als bij meisjes.

Het programmeren van MARVIN laat heel mooi zien dat vandaag de dag bijna alle technische apparaten zijn voorzien van software en dat programmeren ongelooflijk veel mogelijkheden en flexibiliteit biedt voor het besturen en laten functioneren van het apparaat.

Programmeren vereist een analytische, logische en mathematische denkwijze en in het bijzonder bij het programmeren van robots wordt bovendien de technische kennis vergroot.

MARVIN kan aan het niveau van de leerling worden aangepast door middel van een  beginners-, gevorderden- en expertmodus en is dus inzetbaar vanaf basisschool en verder.
Hierdoor komen leerlingen op jonge leeftijd in aanraking met techniek en blijven dit ook in het vervolgonderwijs, zodat ze hopelijk later een keuze maken voor een technische studie/opleiding.