Wenn man Informatik, CAD, 3D-Druck und Elektrotechnik im Unterricht verbinden will, entsteht schnell ein Problem: Die Themen gehören zwar zusammen, laufen in der Praxis jedoch oft nebeneinander her. Der Flowbot DIY war mein Versuch, das zu ändern. Die Idee entstand 2022 an der Thomas-Morus-Schule in Osnabrück. Ich wollte, dass meine Schülerinnen und Schüler Technik nicht nur theoretisch kennenlernen, sondern sie im wahrsten Sinne des Wortes „begreifen“. Ziel war ein System, in dem sie verstehen, wie Technik funktioniert und wie alles zusammenhängt. Das Projekt verbindet daher handwerkliches Arbeiten mit digitalem Lernen: Die Schülerinnen und Schüler konstruieren ihr Gehäuse selbst, drucken es aus, löten Motoren und Schalter an und programmieren anschließend ihren Roboter.
Damals fehlte mir allerdings die Expertise, welche günstigen Hardware-Komponenten optimal mit dem Micro:bit zusammenspielen. Mein Plan war nämlich ursprünglich, auf den Micro:bit zu wechseln, vor allem wegen des Plug-and-Play-Ansatzes und des meiner Meinung nach einfacheren Handlings beim Programmieren. Mit diesem Micro:Bit Vorhaben bin ich dann auf den mir sehr gut bekannten Onlineshop Funduino zugegangen, der sich mit solchen Projekten sehr gut auskennt. Funduino lenkte den Fokus wieder zurück auf den Arduinoansatz, was sich aus heutiger Sicht als absolut richtiger Schritt erwiesen hat (Stichwort: Low-Cost).
Das bisherige L293D Motorshield aus Lernsituation 06 wurde durch den L298N Motortreiber ausgetauscht und es wurden Infrarotsensoren zur Linienverfolgung hinzugefügt. Der Arduino Uno ist später dem Arduino Nano gewichen und der Bot wurde um das Nano Expansionboard ergänzt. Kurze Zeit später stand nicht nur die neue Hardware final fest, sondern Ralf Snieders von Funduino hat auch schon die erste Gehäusevariante konstruiert und so sieht der Bot von außen auch heute immer noch aus.
Ich habe dann das Gehäuses weiter optimiert. Das Motorshield ist nach hinten gewandert und hat dort einen festen Platz bekommen, was im Innenraum Platz für zwei Batterien geschaffen hat. Zudem sorgt ein Ein-Aus-Schalter nun für mehr Komfort. In der Version 2.0 des Flowbot DIY arbeiten neuerdings auch analoge IR-Sensoren, während zwei zusätzliche LEDs den aktuellen Betriebsstatus anzeigen.
Damit jeder der möchte den Roboter für maximal 30 € kaufen und mit nach Hause nehmen kann, war der Preis bei der Entwicklung des Roboters ein wichtiges Kriterium. Alternativ kann der Roboter nach Fertigstellung von den Schülern auch zurückgegeben und wieder auseinandergebaut werden. In diesem Fall zahlen die Schüler nur 5 € für Verbrauchsmaterialien wie Motoren und Schalter, die verlötet wurden und daher z.B. nicht mehr als ungenutzt wiederverwendet werden können. Das Konzept ist Open-Source, damit auch andere Schulen damit arbeiten können. Heute ist daraus die Technikwerkstatt geworden, ein Unterrichtskonzept, das auf frei verfügbaren YouTube-Tutorials basiert.
Lernen mit YouTube
Diese Webseite bildet den didaktischen roten Faden durch das gesamte Konzept und den YouTube-Kanal. Sie führt Schritt für Schritt durch alle sechs Lernsituationen, in denen die Videos, Playlisten und die dazugehörigen Arbeitsunterlagen wie z.B. technische Zeichnungen chronologisch hinterlegt und verlinkt sind. Klassische Arbeitsblätter gibt es nicht mehr und werden durch die YouTube-Tutorials ersetzt. Lehrkräfte, die das Projekt bei sich an der Schule umsetzen möchten, müssen dadurch nur noch Organisatorisches vorbereiten und können selber einfach mitlernen. Unterrichtsvorbereitung ist also nicht mehr erforderlich, ich würde allerdings empfehlen, den Roboter vorher einmal selbst gebaut zu haben. Alle Lernsituationen können übrigens auch einzeln und unabhängig voneinander bearbeitet werden. So machen viele Schulen einfach nur ein bisschen CAD und 3D-Druck in Lernsituation 01, andere Schulen interessieren sich wiederum nur für Lernsituation 06 und wollen einfach nur den Roboter bauen.
Anmerkung: Wer die Idee hinter dem Flowbot im Detail nachlesen möchte, findet im Make Magazin (Ausgabe 7/2023) einen ausführlichen Bericht über das Projekt.
Häufige Fragen (FAQ)
Welche Software wird für den Flowbot verwendet?
Der Düvelbot kann entweder mit der Arduino IDE oder blockbasiert in Open Roberta programmiert werden. Das Gehäuse lässt sich mit Autodesk Inventor konstruieren. Eine eigene CAD-Software ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da die STL-Datei des Gehäuses in Lernsituation 06 auch direkt heruntergeladen werden kann, wenn man den CAD-Teil überspringen möchte. Für den 3D-Druck wird eine Slicer-Software wie zum Beispiel der PrusaSlicer benötigt.
Wie viel kostet die Hardware für den Flowbot?
Die Materialkosten liegen je nach Variante bei 34,90 € mit Gehäuse und 29,90 € ohne Gehäuse. Alle benötigten Bauteile sind im Shop der Technikwerkstatt 4.0 als praktisches Schul-Bundle erhältlich und eignen sich ideal für den Einsatz im Unterricht oder in MINT-Projekten.
