Zelfrijdende Auto's en Robots

Voor leerlingen is het lastig om abstracte sensortechnologie te begrijpen zonder hands-on ervaring. Actieve simulaties en praktijkgerichte opdrachten maken de werking van zelfrijdende auto's en robots tastbaar, waardoor misvattingen direct gecorrigeerd kunnen worden. Door zelf sensoren te testen en ethische keuzes te maken, ontstaat een dieper en persoonlijk leermoment.

• Klas 6 VWO
• Informatica Meesterschap: Van Algoritme tot Maatschappij
• 4 activiteiten
• 30 min–50 min

Leerdoelen

1. Vergelijk de werking van lidar, radar en camera's in zelfrijdende auto's voor objectdetectie en afstandsbepaling.
2. Analyseer de ethische dilemma's rondom aansprakelijkheid bij ongevallen met autonome voertuigen.
3. Classificeer de huidige mogelijkheden en beperkingen van robots in diverse industriële en huishoudelijke taken.
4. Evalueer de maatschappelijke impact van de toenemende inzet van zelfrijdende technologie en robots.

Kant-en-klare Activiteiten

Simulatiespel

⏱ 45 min·Kleine groepjes

Simulatiespel: Sensoren in Actie

Geef leerlingen eenvoudige sensoren zoals afstandssensoren en camera's op een robotkit. Ze programmeren de robot om obstakels te detecteren en te ontwijken op een parcours. Sluit af met een debrief over hoe dit lijkt op zelfrijdende auto's.

Voorbereiding & details

Hoe 'ziet' een zelfrijdende auto de weg en andere auto's?

Facilitatietip: Tijdens 'Simulatie: Sensoren in Actie' moedig leerlingen aan om uit te proberen welke sensoren het beste werken in verschillende omstandigheden, zoals slecht zicht of drukke wegen.

Setup: Flexibele ruimte voor verschillende groepsposten

Materials: Rolkaarten met doelen en middelen, Spelmateriaal (zoals fiches of 'valuta'), Rondetracker

• Toepassen
• Analyseren
• Evalueren
• Creëren
• Sociaal Bewustzijn
• Besluitvorming

Formeel debat

⏱ 50 min·Kleine groepjes

Formeel debat: Ethische Dilemma's

Verdeel de klas in teams die voor- en tegenargumenten voorbereiden over verantwoordelijkheid bij ongelukken. Elke team presenteert 3 minuten, gevolgd door kruisvragen. Stem af op key questions.

Voorbereiding & details

Welke taken kunnen robots al uitvoeren en welke nog niet?

Facilitatietip: Bij 'Debat: Ethische Dilemma's' geef elk groepje een specifiek standpunt mee om te verdedigen, zodat ze zich verdiepen in een breed scala aan ethische kwesties.

Setup: Twee teams tegenover elkaar, met zitplaatsen voor het publiek

Materials: Kaart met de debatstelling, Research-briefing voor elk team, Beoordelingsformulier (rubric) voor het publiek, Timer

• Analyseren
• Evalueren
• Creëren
• Zelfmanagement
• Besluitvorming

⏱ 30 min·Duo's

Taakanalyse: Robot Capaciteiten

Leerlingen maken een tabel met taken die robots wel en niet kunnen, gebaseerd op video's. Ze bespreken in paren waarom bepaalde taken moeilijk zijn en noteren voorbeelden.

Voorbereiding & details

Wie is verantwoordelijk als een zelfrijdende auto een ongeluk veroorzaakt?

Facilitatietip: Tijdens 'Taakanalyse: Robot Capaciteiten' laat leerlingen eerst zelf nadenken over de taken, voordat ze in groepjes de uitvoering van robots onderzoeken.

Rollenspel

⏱ 40 min·Kleine groepjes

Rollenspel: Ongeluk Scenario

Acteer een ongeval met een zelfrijdende auto; leerlingen spelen rollen als bestuurder, programmeur en jurist. Bespreek na afloop wie verantwoordelijk is en waarom.

Voorbereiding & details

Hoe 'ziet' een zelfrijdende auto de weg en andere auto's?

Facilitatietip: Bij 'Rollenspel: Ongeluk Scenario' instrueer leerlingen om zich in de rol van verschillende partijen te verplaatsen, zoals bestuurder, slachtoffer of fabrikant.

Setup: Open ruimte of herschikte tafels voor het naspelen van het scenario

Materials: Rolkaarten met achtergrondinformatie en doelen, Briefing van het scenario

• Toepassen
• Analyseren
• Evalueren
• Sociaal Bewustzijn
• Zelfbewustzijn

Dit onderwerp onderwijzen

Begin met concrete voorbeelden, zoals een zelfrijdende auto die een kruispunt nadert, om abstracte concepten te verduidelijken. Vermijd technische diepgang over algoritmes, focus in plaats daarvan op de functionaliteit en beperkingen van sensoren. Herhaal regelmatig misvattingen om ze direct te corrigeren en gebruik peer teaching om begrip te versterken.

Wat je kunt verwachten

Succesvolle leerlingen kunnen uitleggen hoe sensoren zoals lidar, radar en camera's data verzamelen en verwerken. Ze herkennen de beperkingen van huidige robotica en kunnen ethische dilemma's analyseren door verschillende perspectieven te overwegen. Daarnaast passen ze deze kennis toe in simulaties en debatten met onderbouwde argumenten.

Pas op voor deze misvattingen

Veelvoorkomende misvatting

Tijdens 'Simulatie: Sensoren in Actie' horen leerlingen vaak dat zelfrijdende auto's de weg zien zoals mensen.

Wat je in plaats daarvan kunt onderwijzen

Gebruik de simulatieresultaten om te benadrukken dat sensoren data verzamelen zonder visueel begrip, zoals kleur of context. Laat leerlingen vergelijken hoe een camera pixelwaarden meet terwijl mensen kleur en vorm interpreteren.

Veelvoorkomende misvatting

Tijdens 'Taakanalyse: Robot Capaciteiten' denken leerlingen dat robots alle taken kunnen uitvoeren die mensen doen.

Wat je in plaats daarvan kunt onderwijzen

Geef leerlingen een lijst met taken, zoals 'een ei bakken' of 'een gesprek voeren', en laat hen in groepjes onderzoeken welke taken robots momenteel al kunnen en waarom andere taken nog niet lukken.

Veelvoorkomende misvatting

Tijdens 'Rollenspel: Ongeluk Scenario' wordt vaak gedacht dat de fabrikant altijd verantwoordelijk is voor ongelukken.

Wat je in plaats daarvan kunt onderwijzen

Tijdens het rollenspel moeten leerlingen argumenten bedenken waarom verantwoordelijkheid kan liggen bij de bestuurder, de softwareontwikkelaar of zelfs de overheid, afhankelijk van de context.

Toetsideeën

Discussievraag

Na 'Debat: Ethische Dilemma's' start een klassengesprek met de vraag: 'Stel, een zelfrijdende auto moet kiezen tussen twee ongelukken: een aanrijding met een groep voetgangers of een botsing met een boom waarbij de inzittende gewond raakt. Welke keuze zou de auto moeten maken en waarom? Wie bepaalt dit?' Laat leerlingen hun argumenten delen en noteer de meest overtuigende punten op het bord.

Uitgangskaart

Na 'Simulatie: Sensoren in Actie' laat leerlingen op een briefje één sensor (lidar, radar, camera) benoemen die een zelfrijdende auto gebruikt. Vraag hen vervolgens om in één zin uit te leggen hoe deze sensor bijdraagt aan het 'zien' van de weg en om één ethisch vraagstuk te formuleren dat hiermee samenhangt.

Snelle Controle

Tijdens 'Taakanalyse: Robot Capaciteiten' geef leerlingen een lijst met taken (bijvoorbeeld: koffie zetten, auto besturen, een complex chirurgische ingreep uitvoeren, een doos oppakken). Laat hen per taak aangeven of deze momenteel haalbaar is voor een robot, deels haalbaar is, of nog niet haalbaar is, en motiveer kort hun keuze.

Uitbreidingen & ondersteuning

• Geef leerlingen die klaar zijn de uitdaging om een eigen sensor uit te vinden die obstakels beter kan detecteren dan bestaande technologieën, inclusief een kort verslag over de werking en beperkingen.
• Voor leerlingen die moeite hebben, bied een stappenplan aan voor de taakanalyse, met voorgestructureerde vragen zoals 'Welke stappen zijn nodig voor deze taak?' en 'Welke sensoren kunnen hierbij helpen?'.
• Laat leerlingen die extra tijd hebben een korte presentatie voorbereiden waarin ze een zelfrijdende auto of robot vergelijken met menselijke capaciteiten, inclusief voorbeelden van taken die wel of niet mogelijk zijn.

Kernbegrippen

Lidar	Een sensor die afstanden meet met behulp van laserlicht. Het creëert een gedetailleerde 3D-kaart van de omgeving.
Objectherkenning	Het vermogen van een systeem om specifieke objecten, zoals andere auto's, voetgangers of verkeersborden, te identificeren in sensor data.
Aansprakelijkheid	De juridische verantwoordelijkheid voor schade of letsel. Bij zelfrijdende auto's is het onduidelijk wie deze draagt: de programmeur, fabrikant of gebruiker.
Algoritme	Een reeks instructies of regels die een computer volgt om een specifieke taak uit te voeren, zoals het nemen van rijbeslissingen.