Roboter als Lehrer: Nicht nur über, sondern von Technologie lernen?
C3PO als Dozent? Roboter als Lehrer anstelle des Paukers aus Fleisch und Blut? Was für viele klingt wie eine wilde präpubertäre Utopie oder ein Plot für ein Trash-Movie aus den 1980ern, ist längst sehr nah an der Realität.
Realität, aber kaum realisiert: Roboter als Lehrer
Die Arbeit mit Robotern ist reale Unterrichtspraxis. Zumindest könnte das Medium Robotik längst zu den Basistechnologien an Schulen gehören. Allein die Tatsache, dass uns die Vorstellung zunächst befremdlich erscheint, zeigt jedoch, dass die Möglichkeiten der Technologie noch längst nicht in Klassenzimmer und Hörsaal angekommen sind. Die Anwendung von Robotik beschränkt sich bisher auf die Veranschaulichung in Fächern wie Informatik und Programmierung.
Ebenso wie KI ist auch die Robotik eine Schlüsseltechnologie, die dabei ist, sämtliche Bereiche des alltäglichen Lebens und der Wirtschaft zu revolutionieren. Die Rolle, die dem Roboter in der Schule von Morgen zugerechnet wird, füllt er allerdings bei Weitem noch nicht aus. Woran liegt das? Wo liegen die Vorteile und Chancen des Einsatzes von Robotern im Unterricht, welche Einsatzfelder bieten sich an, welche Anforderungen stellen sich an Didaktik und Methodik, wie ist die Annahme seitens der Schüler, der Lehrkräfte und der Eltern?
Wir fragen jemanden, der es wissen muss. Detlef Steppuhn ist seit 30 Jahren Lehrer am Erich-Gutenberg-Berufskolleg in Köln und unterrichtet dort die Fächer E-Commerce, Büroprozesse, IT-Systeme, Anwendungsentwicklung und Organisationslehre. Er ist Leiter des Bereiches Medien und Neue Technologien und Autor des Buches „SmartSchool – Die Schule von morgen“. Seit Jahren setzt er verschiedene Roboter im Unterricht ein und setzt sich mit den Möglichkeiten der Robotik im Bildungsbereich aktiv und intensiv auseinander.
Welche Formen von Robotern kommen aktuell in Schulen zum Einsatz und was können sie?
Detlef Steppuhn: Robotik findet sich bereits in einigen Schulen im Einsatz – sie beschränkt sich aber auf prozessorientierte Robotertechnik in gewerblichen Berufsschulen oder den Einsatz von LEGO-Robotern in vielen allgemeinbildenden Schulen im Fach Informatik. Unser Einstieg in die Robotik erfolgte eher zufällig durch die Anfrage zur Teilnahme an einem Wettbewerb, der Galeria-LEGO-Challenge. Die Integration dieses Wettbewerbs in den Unterricht zeigte eine große Motivationszunahme bei den Schüler:innen und verstärkte die Selbstorganisation und das Selbstlernen innerhalb der Klasse, was schließlich dazu führte, dass die teilnehmende Klasse den Wettbewerb gewonnen hat.
Von besonderer Bedeutung erscheint mir heute jedoch der Einsatz von humanoiden Robotern im Unterricht. Wir, das Erich-Gutenberg-Berufskolleg in Köln (Berufskolleg mit kaufmännischer Ausrichtung), sind derzeit im Besitz von
- 5 LEGO Mindstorms-Robotern,
- 6 Nao-Robotern und
- einem Pepper-Roboter
und bemühen uns, die Roboter in den Unterricht zu integrieren.
Pepper, Nao und der Rest des Kollegiums
- Pepper (*2014) ist ein humanoider Roboter, der in einer Kooperation des französischen Unternehmens Aldebaran Robotics SAS mit dem japanischen Konzern SoftBank Mobile Corp. entwickelt wurde. Er ist in der Lage, die Mimik und Gestik von Menschen zu analysieren und auf Emotionszustände zu reagieren. Eingesetzt wird er in Erziehung, Gesundheitswesen, Empfang und Verkauf.
- Nao (*2006) ist ebenfalls ein humanoider Roboter aus dem Hause Aldebaran Robotics SAS. Im Rahmen des Robocups erlangte er sportlichen Weltruhm. Nao-Roboter können sehen, hören, sprechen, sich bewegen und tasten. Sie interagieren also aktiv mit Schülern und sind schon für etwa 5.000 Euro zu haben
- LEGO Mindstorms (*1998): Die Produktserie beruht auf einem programmierbaren LEGO-Stein (RCX, NXT, EV3 oder seit 2020 Robot Inventor Hub No. 13), Elektromotoren, Sensoren und LEGO-Technic-Bausteinen. Aus diesen Komponenten können Schüler selbst Roboter und andere interaktive und autonome Systeme bauen. Im Unterricht kann LEGO Mindstorms als Beispiel für ein Embedded System praxisorientiert eingesetzt werden.
„Es lässt sich sehr eindeutig feststellen, dass der Einsatz und die Beschäftigung mit Robotern und insbesondere mit humanoiden Robotern im Unterricht eine Kompetenzerweiterung, eine hohe Motivation und sehr viel Spaß und Freude bei den Schüler:innen bewirkt.“
Humanoide Nao-Roboter stehen mittlerweile zum Verleih zu Verfügung, beispielsweise beim MINTmacher-Netzwerk der Initiative Regionalmanagement Region Ingolstadt e.V., um bei Schülerinnen und Schülern früh ein Interesse an Robotik zu wecken. In älteren Klassenstufen können diese Roboter zum Einsatz kommen, um die Programmiersprachen Javascript, Java, C++ oder Python praxisbezogen zu vermitteln.
Roboter als Lehrer an Hochschulen und in der Erwachsenenbildung
Der Bereich „Robotik“ ist in Bildungsplänen seit einiger Zeit vorgesehen, beispielsweise in den Begabtenkursen der Technischen Universität Hamburg (TUHH) zur Schulinformatik. Die Versuche, Roboter auch abseits der technischen Fachbereiche zur Vermittlung von Lerninhalten im Hochschulkontext zu nutzen, sind bisher äußerst rar. Die Uni Marburg testete seit 2017 die beiden Roboter Pepper und Nao als Assistenten für die Lehre im kultur- und geisteswissenschaftlichen Hochschulkontext. Wie dieses Unterfangen ablief, erläutert Sprachwissenschaftler Prof. Dr. Jürgen Handke in folgendem Beitrag des Campus Magazins des Senders BR Alpha:
Mit Systemen wie jenem von LEGO Mindstorms lassen sich nahezu alle Arten mechanischer Anlagen mit eingebetteten Systemen nachbauen und simulieren – vom Aufzug bis zur komplexen Anlage.
Worin liegen die Chancen und Herausforderungen beim Lehren und Lernen mit Robotern?
Detlef Steppuhn: „Es wird an den Schulen und Universitäten über die Welt unterrichtet, wie sie war, nicht, wie sie sein wird“, Zitat von Vishal Sikka. Unterricht muss sich der heutigen digitalen Zeit anpassen. Nach Arbeitsmarktstudien – die bekanntesten sind sicherlich die Frey/Osborne- und die Delphi-Studie – wird Robotik in Kombination mit Künstlicher Intelligenz, Big Data und auch Virtual/Augmented Reality viele Arbeitsplätze in den kommenden Jahren verändern oder auslöschen.
Der Einsatz von humanoiden Robotern würde es den Schulen ermöglichen, zeitgemäß und zukunftsorientiert einen Teil der digitalen Welt von heute und morgen abzubilden und kennenzulernen. Das Lernen und Arbeiten mit Maschinen/Robotern im Dialog soll die Schüler:innen für das Thema Robotik sensibilisieren. Durch das Miteinander mit humanoiden Robotern lernen die Schüler:innen auch ihre möglichen zukünftigen Kollegen bzw. Konkurrenten besser kennen. Die Herausforderung liegt in der Integration des Mediums Roboter in den Unterricht.
Hierfür müssen Lernsituationen angepasst oder erstellt werden. Das Thema Robotik gehört – wie auch die Themen Künstliche Intelligenz und Virtual/Augmented Reality – in alle Lehrpläne. Alle Schüler:innen müssen mit den zukünftigen digitalen Schlüsseltechnologien in der Schule Bekanntschaft machen. Doch Fach- und Methodenkompetenzen reichen bereits heute und in Zukunft nicht mehr aus – Schüler:innen benötigen „digitale Humankompetenzen“! Sie müssen in die Lage versetzt werden, ihre eigene und auch die gemeinsame gesellschaftliche, reale und digitale Welt mitzugestalten und in ihr souverän leben zu können. Dafür benötigen sie auch ein Wertetableau, um die Chancen und Risiken der Digitalisierung bewerten zu können.
"Schüler:innen müssen in ihrer schulischen und beruflichen Ausbildung die Möglichkeit haben, sich dem Thema zu nähern und mehr als Grundlagenwissen in Programmierung und Robotik dazu zu erwerben. Bildungspolitisch würde sich die Frage stellen, ob Programmierung zukünftig erste oder zweite Fremdsprache werden muss.“
Werden Roboter Lehrer:innen künftig ablösen?
Detlef Steppuhn: Der Einsatz der digitalen Schlüsseltechnologien Robotik und Künstliche Intelligenz könnte in Zukunft eine komplette Neuausrichtung des Lehrerseins und der Referendar- bzw. Lehrerausbildung nach sich ziehen. Humanoide Roboter könnten sich zu individuellen Lehr-Assistenten entwickeln, Lehrer:innen würden dadurch zu Coaches oder Lernbegleitern werden. Dadurch könnte viel Unterrichtszeit frei werden. Diese Zeit könnte durch individuelles Coaching sehr effektiv eingesetzt werden.
Die soziale Beziehung zwischen Schüler:innen und Lehrer:innen ist aus neurodidaktischer Sicht ein wesentlicher Faktor im Lernprozess, denn das Gehirn ist sozial! Schüler:innen lernen effektiver, wenn in den Lernprozess soziale Interaktionen einbezogen werden. Die soziale Beziehung zwischen Schüler:innen und Lehrer:innen ist einer der Schlüsselfaktoren eines erfolgreichen Lernprozesses. Ist dies nicht gegeben, wird auch ein Lehrer mit einer hohen Methoden-Kompetenz nicht erfolgreich sein. Positive Beziehungen stärken den Lernprozess.
In diesem Schlüsselfaktor liegt auch das größte Risiko. Sind die sozialen Beziehungen negativ belegt, kommt es in der Regel zu keinem erfolgreichen Lernprozess – was wir alle sicherlich durch unsere eigene Schulzeit bestätigen können. Eine mögliche Alternative bei einer negativen behafteten sozialen Beziehung wären digitale Lernassistenten in Form humanoider Roboter. Untersuchungen zeigen, dass Kinder und Jugendliche humanoiden Robotern gegenüber sehr aufgeschlossen sind und sogar eine Form der Empathie für sie entwickeln.
Mehr Insights und Erfahrungen zum Einsatz von Robotern im Unterricht
Das gesamte Interview mit Detlef Steppuhn gibt’s in voller Länge unserem E-Book „Digital Education“. Dabei wird es praktisch: Detlef Steppuhn berichtet aus eigener Erfahrung, worauf es beim Einsatz von Robotern im Unterricht ankommt und worin seinen bisherigen Erfahrungen nach die Chancen und Herausforderungen im Lehren und Lernen mit Robotern liegen. Lade dir dein E-Book „Digital Education“ gleich hier herunter.
