Zwischenstand im Dezember 2025

26. Dezember 2025 Dennis Burgermeister Lesezeit: 5 Minuten

Wir sind im Oktober 2025 in unser erstes Jahr im Labor für intelligente Systeme gestartet. Mit dabei sind 12 freiwillige Schülerinnen & Schüler (SuS) aus unserer einjährigen Berufsfachschule dual Kraftfahrzeugtechnik (1BFR). Wir haben ein recht herausforderndes Jahr vor uns und die ersten Wochen waren auch recht holprig, aber erfolgreich.

Herausforderungen

In der aktuellen Konstellation kommen unsere SuS aus drei verschiedenen Klassen, mit einer Aufteilung von 9, 2 und 1. Zusätzlich hat jede Woche eine andere Klasse Betriebstag, das heißt sie sind an diesem Tag im Betrieb und können nicht am Unterricht teilnehmen. Entsprechend haben wir jede Woche eine andere Zusammensetzung unserer SuS und damit auch immer unterschiedliche Arbeitsstände. Zusätzlich waren die ersten Wochen geprägt von Unterrichtsausfällen, bedingt durch Konferenzen, Termine mit dem LRA oder Prüfungstagen. Insgesamt haben die SuS jeweils etwa nur etwa dreimal am Labor teilgenommen. Wir arbeiten in Doppelstunden, das heißt wir haben 90 Minuten pro Unterrichtseinheit.

Erfolge

Nichtsdestotrotz sind wir gut vorangekommen. Wir haben damit begonnen an "Sensorstationen" zu prüfen, welche Sensoren an unseren Fahrzeugen angebracht sein werden und wie diese funktionieren. Die SuS konnten experimentell herausfinden welche Funktion die Sensoren erfüllen und wie gut (oder schlecht) sie arbeiten. Dabei haben sie den Ultraschallsensor HC-SR04, den Linienerkennungssensor KY-033 sowie die Kamera PiCam 2 kennengelernt. Die Ergebnisse zur Funktion wurden klassisch auf einem Arbeitsblatt festgehalten, damit später noch einmal nachgesehen werden kann wie die einzelnen Sensoren funktionieren. In den nächsten beiden Unterrichten wurden dann die Fahrzeugbausätze verteilt und die SuS haben jeweils ein eigenes Fahrzeug zusammengebaut. Ich kann mich noch gut erinnern, als unser Schulleiter, Herr Hofmann, hinzukam und erstaunt meinte wie still und konzentriert hier gearbeitet wird. Das kann ich bestätigen, ich hatte das Gefühl, dass der Zusammenbau allen SuS Spaß gemacht hat und sie ernst- und gewissenhaft vorgegangen sind. Nach dem Zusammenbau ging es an die Installation des Betriebssystems. In unserem Car V1 wird ein Raspberry Pi verwendet, entsprechend haben die SuS das Raspberry Pi OS 6.1 auf SD Karten installiert und die Ersteinrichtung übernommen.

Erste Erfahrungen & Verbesserungsideen

Diese Ersteinrichtung bestand großteils aus Copy/Paste von vorgefertigten Konfigurationen & Befehlen, um alle Systeme mit derselben Konfiguration auszustatten und die erste, vorbereite Software zu laden. Diese Einheit war nicht erquickend für die SuS, da viele Dinge umgesetzt werden mussten, die die meisten SuS zu diesem Zeitpunkt noch nicht verstehen, da sie doch speziell sind. Um einige Stichworte zu nennen: git, SSH Schlüssel, Shell konfigurieren, Chezmoi einrichten, VS Code & Python installieren, venvs aufsetzen, ...
Ich hatte diese Stunde bewusst so konzipiert, dass die SuS die einzelnen Dinge selbst ausführen, damit sie zumindest einmal die Begriffe sehen. Aber letztendlich war es eher ermüdend und demotivierend für die SuS. Ich denke, die Technologien die hinter dieser Einrichtung stecken sind spannend aber für die geplanten Unterrichtsziele eigentlich nicht wirklich relevant. Entsprechend werde ich diese Einrichtung wegabstrahieren und künftig ein Einrichtungsskript zur Verfügung stellen, das alles automatisiert konfiguriert.

Aktueller Stand

Zwei SuS sind in der letzten Stunde vor den Ferien noch mit der Ersteinrichtung fertig geworden und konnten Ihre Fahrzeuge bereits testen. Dabei ging es darum die Funktion der Motoren, Servos & Sensoren zu prüfen und schon einmal die systemspezifischen Werte für beispielsweise die Nullstellung der jeweiligen Servos herauszufinden. Hier wird es wieder spannend für die SuS und man sieht relativ schnell Erfolge. Eine Hürde ist sicherlich die fehlende Programmiererfahrung von den meisten SuS. Aktuell arbeite ich an einem Codegenerator, der auf Blockly basiert. Damit sollen die SuS Funktionen durch die Kombination unterschiedlicher Codeblöcke in einer grafischen Oberfläche umsetzen können. Das heißt wir konzentrieren uns eher auf die Funktion als auf den darunterliegenden Programmcode. Das passt auch zu den Zielen im Unterricht. Mit zwei Stunden pro Woche sowie Unterricht nur in zwei von drei Wochen ist es nicht leistbar eine vollständige Einführung in die Programmierung, grundlegende Hardwarekenntnisse und KI Grundlagen zu vermitteln. Der Fokus bei uns liegt klar bei der KI, mit der Fahrfunktionen umgesetzt werden sollen. Es reicht entsprechend zu wissen, welche Funktionen mit welchen Parametern umgesetzt werden sollen. Die SuS müssen nicht im Detail verstehen wie beispielsweise ein Servo angesteuert werden muss. Es reicht, wenn sie in einem Block angeben, dass Servo X auf +45 Grad gestellt werden soll. Diese Codegenerierungsplattform wird dann hoffentlich bis nach den Weihnachtsferien bereit sein. Ich bin guter Dinge, viel ist schon umgesetzt und scheint recht gut zu funktionieren.

Nächste Schritte

Der nächste Schritt wird daraus bestehen, den SuS die Programmierung mit dem Code Generator nahezubringen. Dazu sollen erst einmal eigene Programme erstellt werden, die beispielsweise einzelne Servos testen. In diesem Rahmen werden die SuS ein Testprotokoll anfertigen, in denen beispielsweise festgehalten wird, was die maximal möglichen Winkeleinstellungen für die einzelnen Servos sind, ab welchem Wert die Motoren das Fahrzeug tatsächlich in Bewegung versetzen, welche Pins für die Datenübertragung bei Sensoren da sind etc.
Sind alle Funktionen überprüft wird ein erstes, kleines Projekt daraus bestehen, dass die SuS eine Notbremsfunktion mit Hilfe des Ultraschallsensors umsetzten sollen. Das heißt, wenn ein Gegenstand näher als X cm kommt, soll das Fahrzeug selbstständig abbremsen. Diese Funktion kann dann im einfachsten Fall einfach dafür sorgen, dass das Fahrzeug stehen bleibt aber durchaus komplexer erweitert werden, zum Beispiel, indem das Rückwärtsfahren noch ermöglicht wird, das Vorwärtsfahren aber nicht oder statt voll zu bremsen zu versuchen auszuweichen. Durch diese Aufgabe werden die SuS ein tieferes Verständnis für das Erstellen von Programmabläufen aufbauen und im nächsten Schritt erkennen, dass der Ansatz über diese Sensoren Grenzen hat, beispielsweise wenn statt vor einer Wand vor einem Stoppschild angehalten werden soll. Hier wird dann der Übergang zur KI sein, da ein Stoppschild mit dem Ultraschall- oder Linienerkennungssensor nicht erfasst werden kann und wir entsprechend auf die Kamera & eine Bilderkennung umschwenken müssen. Hier wird dann eine Einführung in KI erfolgen und in ein Projekt zur Stoppschilderkennung gestartet. Dazu aber später mehr.