»Roberta – Lernen mit Robotern« ist eine Bildungsinitiative des Fraunhofer-Instituts für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS. Seit 2002 verfolgt das Fraunhofer IAIS mit Roberta das Ziel, mehr Kinder und Jugendliche für Inhalte und Möglichkeiten der Technik und Naturwissenschaften zu begeistern. Indem sich Mädchen und Jungen in gendergerechten Roberta-Kursen mit Robotern oder Mikroprozessoren auseinandersetzen, sie zusammenbauen und programmieren, erhalten sie spielerisch Zugang zu den MINT-Fächern: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik.

Die Basis der Roberta-Initiative bildet ein mehrstufiges „Roberta-Konzept“ zur Unterstützung von Lehrkräften und pädagogischen Fachkräften bei der Vorbereitung und Durchführung von Roberta-Kursen. Zentraler Bestandteil des Konzepts ist die Aus- und Fortbildung von Lehrkräften in den Roberta-Schulungen des Fraunhofer IAIS. Um die MINT-Bildung an Schulen nachhaltig zu fördern, schulen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IAIS sowie akkreditierte Roberta-Coaches Lehrkräfte bundesweit im Umgang mit technischen Lern- und Lehrmaterialien im Unterricht. Zudem unterstützt das Roberta-Team des Fraunhofer IAIS die Anwendung im Unterricht sowie im außerschulischen Bereich, indem es die Programmierplattform »Open Roberta Lab« entwickelt hat und auf Fraunhofer-Servern frei zur Verfügung stellt.

Das Roberta-Konzept setzt sich aus sechs Bausteinen zusammen, die in erster Linie dazu konzipiert wurden, Lehrkräfte, die Roberta-Kurse geben möchten, fortwährend bei der Vorbereitung und Durchführung der Kurse zu unterstützen. Die Roberta-Initiative bietet den Lehrkräften über Roberta-Basis-Schulungen, gendergerechte Lehr- und Lernmaterialien und die technische Plattform „Open Roberta Lab“ hinaus Möglichkeiten zum Austausch mit anderen Lehrkräften im Roberta-Netzwerk sowie Weiterbildungsmöglichkeiten. .

Das Roberta-Konzept besteht aus folgenden Bausteinen:

• Roberta-Schulungen für Lehrkräfte zum „Roberta-Teacher“
• Lehr- und Lernmaterialien aus der Roberta-Reihe und Downloadmaterial
• Roberta-Kurse für Kinder und Jugendliche
• Das Roberta-Netzwerk
• Das Open Roberta Lab
• Open-Source-Community

Die Roberta-Initiative ist ein Projekt der Abteilung »Media Engineering« des Fraunhofer IAIS. Mit der Initiative verfolgt das Fraunhofer IAIS als Institut der Fraunhofer-Gesellschaft gemäß deren Satzung den Zweck, die angewandte Forschung zu fördern, insbesondere:

„Aus- und Weiterbildung auf technischem und wirtschaftlichem Gebiet zu fördern durch Einrichtungen und Betrieb von Aus- und Weiterbildungsstätten sowie durch Vorhaben (z.B. Lehrveranstaltungen, Seminare, Einsatz neuer Medien), bei denen innovative berufliche Techniken vermittelt werden.“( §1 Abs. 2 Nr. 5 der Satzung).

Um das redlich wissenschaftliche Handeln der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter nachhaltig zu sichern, sorgt die Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen der Legal Corporate Governance als Teil des Fraunhofer Compliance-Systems dafür, dass Fraunhofer, ihre Institute und Organe sich im Einklang mit gesetzlichen Vorschriften und unternehmensinternen Richtlinien bewegen.

Mit Open Roberta hat das Fraunhofer IAIS im Jahr 2014 der Roberta-Initiative mit Unterstützung von Google.org eine technologische Weiterentwicklung hinzugefügt, die Menschen weltweit das Programmierenlernen und –lehren vereinfachen soll. Auf der Programmierplattform »Open Roberta Lab« (https://lab.open-roberta.org) können Nutzerinnen und Nutzer unterschiedliche Hardware, vor allem aus dem Bereich »Educational Robotics«, programmieren. Dabei nutzen sie die graphische blockbasierte Programmiersprache »NEPO^®«, mit der im Open Roberta Lab via »drag and drop« Programme nach dem Puzzleprinzip erstellt werden können.

Das Open Roberta Lab ist cloudbasiert, wird über Fraunhofer-Server zur Verfügung gestellt und überdies Open Source weiterentwickelt. Ein webbasierter Simulator ermöglicht es zudem, die NEPO-Programme im Open Roberta Lab zu testen, ohne im Besitz entsprechender Hardware sein zu müssen.

Die Programmierplattform kann über jedes mobile Endgerät, unabhängig vom Hersteller, und alle gängigen Internetbrowser aufgerufen werden. Über einen lokalen Server ist das Open Roberta Lab auch offline nutzbar. Ziel ist es, vor allem Schulen mit Methoden zur digitalen Bildung zu unterstützen, die möglichst unabhängig von der jeweiligen technischen Ausstattung der jeweiligen Bildungseinrichtung sind.

Open Roberta wurde im Jahr 2014 gemeinsam mit Google initiiert. 

NEPO ist eine alleinig von Fraunhofer IAIS entwickelte blockbasierte Programmiersprache zur intuitiven Programmierung von Hardware-Systemen. NEPO ist von der am MIT entwickelten Programmiersprache Scratch inspiriert und universell für unterschiedliche Systeme verwendbar (von Microcontrollerboards bis hin zu komplexen humanoiden Robotern, wie z.B. NAO Roboter). NEPO bietet viele Funktionalitäten herkömmlicher Programmiersprachen und wird von Fraunhofer IAIS kontinuierlich weiterentwickelt.

Anhand programmierbarer Roboter sind Kinder und Jugendliche in der Lage, »hands-on« die Grundlagen des Programmierens und weiterer, teils fachübergreifender MINT-Inhalte spielerisch kennenzulernen und zu erlernen. Die faszinierenden Systeme stellen zudem eine Verbindung zwischen scheinbar abstrakten Lerninhalten und der Realität her, in der in zahlreichen Bereichen bereits Roboter zum Einsatz kommen. Im Rahmen der Roberta-Initiative kümmert sich das Fraunhofer IAIS um die Frage, ob und wie Mädchen und Jungen gleichermaßen durch den Umgang mit Robotik technische Neugierde sowie Selbstvertrauen in ihre technischen Fähigkeiten entdecken und entwickeln können.

Um Schulen möglichst unabhängig von der jeweiligen technischen Ausstattung zu unterstützen, arbeiten die Entwicklerinnen und Entwickler des Fraunhofer IAIS seit 2014 an der ständigen Erweiterung der Programmierplattform Open Roberta Lab. Die Integration unterschiedlichster Hardware-Systeme in das Open Roberta Lab unterstützt Schulen oder vergleichbare Bildungseinrichtungen außer­dem in einer unabhängigen Auswahl von Technik nach individuellen Mitteln und Bedürfnissen.

Darüber, welche Roboter- und Hardwaresysteme ins Open Roberta Lab integriert werden, entscheidet alleine das Fraunhofer IAIS. Entscheidungskriterien sind v.a. die Möglichkeiten der Verbreitung und Anwendbarkeit im Bildungssektor und das didaktischen Potenzial der jeweiligen Hardware (gendergerecht, Stabilität, Attraktivität, Einsatzvielfalt etc.). Eine Übersicht aller bislang unterstützten Roboter-Systeme finden Sie auf der Startseite des Open Roberta Labs.

Als gemeinnützige Bildungsinitiative wird die Roberta-Initiative durch Partner aus dem öffentlichen Sektor, aus der Wirtschaft sowie Fraunhofer-intern finanziert. Gemeinsame Ziele sind die technische Weiterentwicklung und die weitere Verbreitung des Roberta-Konzepts, vor allem durch die Förderung von Roberta-Schulungen sowie die finanzielle Unterstützung bei der Weiterentwicklung des Open Roberta Labs.

Bisherige Partner sind u.a. das Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), die Europäische Union, die Fraunhofer Academy, das Ministerium für Bildung und Wissenschaft des Landes Schleswig-Holstein, das Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen, die Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie Berlin, die Oracle Academy, Hands on Technology e.V., Google.org, LEGO Education und die Wilhelm-Stemmer-Stiftung.

Die Partner der Roberta-Initiative entscheiden selbstständig darüber, ob sie die Höhe ihrer finanziellen Förderung öffentlich kommunizieren möchten. Einige Partner unterstützen die Roberta-Initiative punktuell durch die Finanzierung einzelner Projektbausteine, andere Partner durch eine längerfristige Kooperation.

Mit der finanziellen Unterstützung erhalten die Partner – unabhängig von Institution oder Höhe der Finanzierung – jedoch weder die Möglichkeit, an den Inhalten des Roberta-Konzepts mitzuwirken, noch dürfen die Schulungen, Lehr- und Lernmaterialien oder technischen Entwicklungen zu Werbezwecken genutzt werden. Sowohl die Inhalte der Lehr- und Lernmaterialien, als auch der Schulungen sowie die technischen Angebote der Roberta-Initiative liegen ausschließlich in der Verantwortung des Roberta-Teams des Fraunhofer IAIS.

Im Rahmen der Aktivitäten der Roberta-Initiative ist seit ihrem Beginn im Jahr 2002 ein Netzwerk entstanden und stetig gewachsen, in dem neben den zertifizierten Roberta-Teachern auch Kooperationspartner wie Hochschulen, Bildungs-, Kultur- und Forschungseinrichtungen sowie Vereine und Institutionen, die sich für die Förderung und Verbreitung von MINT-Bildung einsetzen, aktiv sind. Wesentliches Kennzeichen ist die Anwendung bzw. Verbreitung eines oder mehrerer Teilbereiche des vom Fraunhofer IAIS entwickelten Roberta-Konzepts.

Um Roberta-Teacher vor Ort zu unterstützten, sind bundesweit sog. RobertaRegionZentren (RRZ) eingerichtet worden. Als RRZ sind Institutionen ausgewählt worden, deren Kerngebiet die Aus- und Weiterbildung junger Menschen ist. Vor Ort können Lehrkräfte zum Beispiel Roboter-Baukästen ausleihen, wenn an den jeweiligen Schulen kein Material vorhanden ist. Weiter werden in RRZ außerschulische Kurse und Workshops angeboten.

Als weiteres Unterstützungsangebot für Schulen und außerschulische Bildungseinrichtungen plant das Fraunhofer IAIS ab 2017, bundesweit sog. »Coding Hubs« einzurichten. Hierzu werden bestehende Lernorte wie Bibliotheken, Museen oder Medienkompetenzzentren mit Laptops sowie lernorientierter Hardware, wie Robotik-Baukästen und Mikrocontrollern ausgestattet, die kostenlos zu Bildungszwecken zur Verfügung stehen. Mit einer Fortbildung und der Bereitstellung von Lernmaterialien wird zudem ein Workshop-Angebot ermöglicht.

In den Roberta-Schulungen des Fraunhofer IAIS können sich Lehrkräfte jeder schulischen Fachrichtung sowie Personen mit didaktisch-pädagogischem und / oder technischem Hintergrund zum »Roberta-Teacher« fortbilden. In ein- oder mehrtägigen Trainings durch einen Roberta-Coach des Fraunhofer IAIS steht neben gendergerechten Unterrichtsinhalten das Programmieren und Konstruieren eines Roboters im Fokus. Zertifizierte Roberta-Teacher beschäftigen sich in den Schulungen mit Aspekten für eigene, individuelle Robotik-Kurse und lernen Inhalte kennen, die gendergerechter Didaktik entsprechen und in der Gruppe diskutiert werden.

Die Roberta-Schulungen sind kostenpflichtig. Die Kosten der Schulungen werden entweder von den Teilnehmenden bzw. den entsprechenden Bildungseinrichtungen getragen oder im Rahmen von Projekten von regionalen oder überregionalen Förderpartnern übernommen.

Um Lehrkräfte im Unterricht sowie pädagogische Fachkräfte im außerschulischen Bereich bundesweit zu unterstützen, bietet das Fraunhofer IAIS die o.g. »Roberta-Teacher-Trainings« an. Die Roberta-Schulungen dürfen nur von Roberta-Coaches durchgeführt werden: Ein Roberta-Coach besitzt eine ausgewiesene Expertise im didaktischen, pädagogischen und technischen Bereich, muss an den Roberta-Schulungen teilgenommen haben und muss vor seiner Zertifizierung zum Roberta-Coach mindestens ein Jahr als Roberta-Teacher aktiv gewesen sein. Die Erteilung der Berechtigung und die Qualifizierung (Akkreditierung) zum Roberta-Coach erfolgt ausschließlich durch die Roberta-Initiative des Fraunhofer IAIS. Die Coaches sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IAIS sowie Lehrkräfte oder pädagogische Fachkräfte, die sich langfristig in der Roberta-Initiative engagieren wollen. Hier finden Sie eine Übersicht unserer Coaches.

Alle Roberta-Schulungen basieren auf dem mehrfach evaluierten Schulungskonzept des Fraunhofer IAIS. Gendergerechte Lehr- und Lernmaterialien sowie Unterrichtsinhalte werden von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer IAIS in Zusammenarbeit mit erfahrenen Lehrerinnen und Lehrern erarbeitet. Partner beeinflussen die Inhalte des Schulungskonzepts nicht.

Marken- und Herstellernamen, z. B. LEGO, werden ausschließlich dann aufgeführt, wenn diese im Zusammenhang mit im Unterricht verwendeter Hardware stehen. Darüber, welche Roboter- und Hardwaresysteme in den Schulungen besprochen und verwendet werden, entscheidet die Roberta-Initiative des Fraunhofer IAIS. Entscheidungskriterien sind v.a. die Möglichkeiten der Verbreitung und Anwendbarkeit im Bildungssektor und das didaktischen Potenzial der jeweiligen Hardware (gendergerecht, Stabilität, Attraktivität, Einsatzvielfalt, Kosten etc.).

Zur Prüfung von Qualität und Inhalt wird jede durchgeführte Roberta-Schulung durch die teilnehmenden Lehrerinnen und Lehrern evaluiert.

Die gendergerechten Lehr- und Lernmittel der Roberta-Reihe sowie weitere online verfügbare Materialien und Tutorials werden von der Roberta-Initiative des Fraunhofer IAIS entwickelt. Die Inhalte werden von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer IAIS in Zusammenarbeit mit erfahrenen Lehrerinnen und Lehrern (Roberta-Teacher) erstellt. Alle Beteiligten, die bislang an Publikationen der Roberta-Reihe mitgewirkt haben, werden im Impressum der jeweiligen Publikation aufgeführt.

Die Programmierplattform Open Roberta Lab wird Open Source entwickelt. Die Entwicklung des Open Roberta Labs erfolgt hauptverantwortlich durch das Fraunhofer IAIS. Wie grundsätzlich in Open-Source-Projekten üblich, kann sich prinzipiell jede und jeder Interessierte an der Weiter­entwicklung beteiligen. Das Fraunhofer IAIS behält sich allerdings das Recht vor, alleinig zu entscheiden, welche Entwicklungen in die jeweiligen Software-Releases integriert und damit veröffentlicht werden.

Das Open Roberta Lab steht unter der Apache 2 Lizenz. Das Open Roberta Lab wird auf Fraunhofer-Servern betrieben, die zugehörigen Entwicklertools stehen über die Software­entwicklungsplattform GitHub bereit.

Das Thema Datenschutz ist für Fraunhofer in allen Projekten ein grundlegender Faktor, der stets bereits in der Konstruktion von technischen Systemen Berücksichtigung findet. Dies gilt auch für die Roberta-Initiative, speziell Open Roberta: Grundsätzlich ist es möglich, das Open Roberta Lab ohne persönliche Anmeldung zu nutzen und darin zu programmieren.

Unsere umfassenden Datenschutzinformationen der finden Sie unter: www.roberta-home.de/datenschutz/

Befragung:
Jede Roberta-Schulung wird im Anschluss von den Teilnehmenden evaluiert

Jahresevaluation:
Im Rahmen der jährlichen Roberta-Evaluation haben alle zertifizierten Roberta-Teacher die Möglichkeit, Rückmeldung über ihre Roberta-Aktivitäten zu geben

Open-Source-Community:
Das Fraunhofer IAIS stellt den kompletten Source Code des Open Roberta Labs frei zur Verfügung. Die Roberta-Initiative steht im ständigen Austausch mit einer weltweiten Open-Source-Community (Bildungsexperten, Hochschulen, Roboter-Communities uvm.), die sich an der Weiterentwicklung des Labs beteiligt.

Studien:
In den vom BMBF und der EU geförderten Projekten „Roberta – Mädchen erobern Roboter“ (BMBF) und „Roberta – goes EU“ (EU FP7) wurde das Roberta-Konzept durch eine unabhängige Begleitforschung der Universität Bremen evaluiert. Eine erneute Evaluation des Roberta-Konzepts fand innerhalb der MoMo-Tech Studie (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften) und im Rahmen des eEducation Masterplans Berlin der Senatsverwaltung Berlin statt.

Auszeichnungen:
Die Roberta-Initiative wurde als Bildungsprogramm vom BMBF gefördert und ist bereits mehrfach ausgezeichnet worden. Unter anderem ist Roberta als Bundessieger Bildung als ausgezeichneter Ort im »Land der Ideen« hervorgegangen, Projekt des Monats der Initiative komm Mach MINT, Preisträger des d-elina-Awards sowie des »Comenius-Siegels« und der »Comenius-Medaille«. Zudem wurde Roberta mit dem Wirkt-Siegel von Phineo als wirksames Projekt und leistungsstarke Organisation ausgezeichnet.