Passie voor robots

Walter Wijnhoven

Robotica neemt al vele jaren een bijzondere plek in op het Haagse Maerlant Lyceum, een openbare school voor gymnasium, atheneum en havo die in 2017 het honderdjarig bestaan vierde. Bekende oud-leerlingen zijn onder anderen cabaretier Wim Kan en minister-president Mark Rutte. Het buitenschoolse robotica-onderwijs op het Maerlant is uniek in Nederland en de schoolteams doen mee aan roboticawedstrijden in binnen- en buitenland. Floor Zegwaard begon twintig jaar geleden als docent natuurkunde. Toen iemand hem een jaar later vroeg of hij iets met LEGO-robots wilde doen, sprak hem dat als LEGO-fanaat meteen aan. Hij begon letterlijk in een bezemkast, met twee dozen LEGO.

Floor Zegwaard achter de speeltafel

21^e EEUWS VAARDIGHEDEN
“Na een tijdje namen we deel aan wedstrijden, al hadden we geen idee wat ons te wachten stond”, vertelt Floor. “De FIRST LEGO League (FLL) bleek superleuk. Inmiddels doen ruim 800 teams mee in heel Nederland. Een fantastisch toernooi om leerlingen enthousiast te krijgen, vooral degenen die wel iets met techniek hebben maar nog wat huiverig zijn voor programmeren, tandwieltjes en robots. Tijdens de FLL moet je ook presenteren en in die samenwerking van techniek en communicatie zitten alle 21st century skills.”

FIRST TECH CHALLENGE
Na de FLL stromen de leerlingen door naar de First Tech Challenge (FTC), waar de voertaal Engels is. De FTC wordt georganiseerd door non-profit organisatie FIRST: For Inspiration and Recognition of Science and Technology. FIRST wil jongeren interesseren voor techniek door ze uit te dagen met het construeren van robots, teamwork, opdrachten, verslaglegging van het proces, hands-on/minds-on-activiteiten en het inzicht krijgen in natuurwetenschappelijke en technische principes. Het beste team van Nederland vertegenwoordigt ons land op het FIRST Championship in het Amerikaanse Detroit. In 2014 en 2018 won het Maerlant de ‘Motivate-award’, als team dat de boodschap van FIRST het beste uitdraagt. Floor: “Amerikanen zijn heel goed in het communiceren, zij hadden nooit gedacht dat een Europees team hen in de categorie ‘Motivate’ zou verslaan!”

Overleg aan de speeltafel

PASSIE
De buitenschoolse robotteams van het Maerlant zijn een enorm succes, vertelt Floor. “Oud-leerlingen komen ervoor terug, nieuwe brugklassers kiezen speciaal voor onze school. Dat legt ook een stukje verantwoordelijkheid bij mij – de school stopt hier ook geld in. Dat spanningsveld is weleens lastig. Budgetteren, sponsors zoeken, bedrijven benaderen, leren programmeren en samen bouwen, net zolang tot een mechanisme werkt – dat komt er allemaal bij kijken. Wat het Maerlant Lyceum uniek maakt, zijn de mogelijkheden die je als leerling krijgt en de mogelijkheden die je als docent hier krijgt. Ik heb alle ruimte gekregen om robotica te ontwikkelen. Dat is een passie geworden en die passie geef ik nu weer door aan mijn leerlingen.”

RUPSBANDROBOT
Floor wil graag dat minstens 50% van de leerlingen die aan een robotteam willen deelnemen, eigenlijk (nog) niets van robots afweten. “Dat moeten de leerlingen zijn die bij elk tandwieltje de vraag stellen: ‘waarom zit dat daar eigenlijk?’. Zo ontdekken ze ook dingen waar niemand eerder bij stil heeft gestaan. Zoals deze rupsbandrobot, waarmee je blokjes kunt optillen, heel inventief. Creativiteit veroorzaakt de passie bij de leerlingen, want ze mogen hier van alles bedenken en dat vindt iedereen leuk. De creatiefste ideeën komen in het algemeen niet van de volgers, maar van degenen die met tandwieltjes fröbelen en dan ontdekken dat er iets gebeurt als je ergens aan draait.”

Ook met de grotere robots heeft het Maerlant verschillende prijzen gewonnen

‘MISHA-HAAK’
“Leerlingen die gewoon iets proberen, dat is hier verheven tot een soort standaard bouwtechniek. Dankzij de ‘waaromvraag’ hebben we al meerdere ontdekkingen gedaan, zoals de ‘Misha-haak’. Een leerling die Misha heet had een soort ‘stenenklem’ in elkaar gezet met LEGO. Als je eraan trekt gaat het vastzitten, maar als je duwt gaat het weer open. De leerlingen bouwen hier nu allerlei varianten van ‘Misha-haken’. Geweldig toch? Misha komt hier nog weleens langs en kijkt dan heel trots naar alle voorbeelden van Misha-haken, dat worden er ieder jaar meer.”

OPEN SOURCE
Alle onderwijsmiddelen moeten open source zijn, vertelt Floor. “Op internet moet je kunnen vinden hoe je het doet, inclusief voorbeelden, anders ben ik hun enige leermeester. Het internet is voor veel meer mensen tegelijk beschikbaar en er staat veel meer op dan ik weet. Eerst krijgen de leerlingen basiskennis, daarna alleen nog maar een opdracht. Ze mogen zelf kijken hoe ze die implementeren in een robot. Dan verandert mijn rol van instructeur in coach. Dat is het leukst, want dan begint de creativiteit.”

De programmeertaal bij LEGO is nog steeds LabVIEW. Vroeger was dat gekoppeld aan een LEGO-pakket dat je kocht, maar omdat iedereen met dit laagdrempelig product aan de slag moet kunnen, heeft LEGO het vrijgegeven. “Als wij hier kinderen uit groep 8 binnenkrijgen, leg je ze in 5 minuten uit hoe programmeren werkt, daarna kunnen ze binnen een kwartier een robot programmeren en roepen ze enthousiast: ‘Hij doet het!’ Leerlingen worden er blij van dat-ie rijdt, een bocht omgaat en een balletje scoort, terwijl dat op zich nutteloze acties zijn. Maar wel heel spannend, want ze hebben het zelf zo gemaakt en bedacht.”

Floor Zegwaard begon ooit met twee dozen LEGO…

OMSLAGPUNT
Jaarlijks doen zo’n honderd leerlingen mee, op een populatie van duizend. “Dat is ook mijn max”, vertelt Floor. “De wedstrijden zijn leidend in alles wat wij hier doen, buiten schooltijd en als je het leuk vindt. Ik geef ook les in NLT (Natuur, Leven en Technologie) in de bovenbouw. Omdat daar geen eindexamenprogramma voor is, doen we er ook dingen met robotica. Bij natuurkunde zit ook modelleren, computersimulaties maken van op zich ingewikkelde berekeningen, die kun je behalve op een beeldscherm ook in het echt uitvoeren. Vaak blijft zoiets abstract, maar dat hoeft dankzij robotica helemaal niet. Het is maar een programmaatje dat draait, maar formules gaan letterlijk leven. Dat is het omslagpunt wat je bij leerlingen wilt bereiken: niet volproppen met kennis, maar het vuur ontsteken. Iedere keer als je dit een les binnenhaalt, is het feest en willen ze alleen maar meer.”

CAD
Voor het ontwerpen van robotonderdelen wordt ook met CAD-programma’s gewerkt. “De instap is Autodesk Fusion 360, iedereen kan daar zo mee tekenen. De library (bibliotheek) wordt continu gevuld door het hele team, iedereen kan daar bij. De hardwarebehoefte is beperkt, thuis op een laptop kun je ook Fusion draaien. Niet heel snel, maar het werkt prima. Op een gegeven moment ga je echter tegen de grenzen aanlopen. Er komen echt mooie ontwerpen uit Fusion, maar als je nog een jaar te gaan hebt op school en in Fusion waanzinnig goed kunt tekenen, dan wil ik dat de leerlingen SolidWorks leren. Dat kunnen ze ook als profielwerkstuk doen.”

3D-PRINTEN
“De leerlingen ontwerpen voor de 3D-printer, de laserprinter of de CNC (Computer Numerical Control). Een groot voordeel is dat die laatste machines geprogrammeerd kunnen worden en daardoor een bewerking kunnen herhalen. Daarom kun je met een CNC-machine grotere series produceren van precies hetzelfde product. Kleine dingen doen we zelf en anders laten we het een sponsor doen, zoals Festo in Delft. Vorig jaar deden we iets in carbon en zijn we naar een bedrijf gegaan die dat voor ons ‘waterstraalsnijdt’. Een leerling was daar de hele dag bij, het bedrijf vroeg zelfs of hij er wilde komen werken omdat hij alles al kon. Dat wilde hij niet, hij zit nu op een universiteit in Amerika met een beurs van 20.000 euro om een jaar te studeren. Dat heeft hij met robotica verdiend!”

Er worden in het FabLab ook grotere robots gebouwd

PRIJZENKAST
Met de LEGO-robots hebben ze alles gewonnen wat er te winnen valt vertelt Floor, wijzend op de uitpuilende prijzenkast vol fraaie trofeeën, uiteraard allemaal van LEGO. “Bij de grote robots is de spoeling dunner, maar hebben we ook verschillende prijzen gewonnen. Het meest trots zijn we echter op het feit dat we zeven keer op rij aan een WK mochten deelnemen, geen enkele school in Nederland doet ons dat na. De Haagse Onderwijsprijs die ik in 2017 kreeg, zie ik als een stukje waardering. Maar hou me niet te lang uit het lokaal weg, want ik doe dit omdat ik het zo leuk vind. Ik zit ‘s avonds thuis ook te CAD-tekenen omdat ik het zelf wil kunnen, net als programmeren in Java. In plaats van congressen bezoeken doe ik op die manier kennis op.”

Floor Zegwaard
voor de rijkgevulde prijzenkast

BILL GATES
Het FabLab is voor de leerlingen een soort studentenkamer waar ze alles mogen doen, à la de garage van Bill Gates. “Of wij ooit een Nederlandse Bill Gates voortbrengen? Er komen hier al veel succesvolle leerlingen vandaan en daar ben ik apetrots op. Maar wat ze ook zijn gaan doen: ze vertellen me vaak dat ze hun hele manier van denken bij robotica hebben geleerd. Als we aan een taartenbakwedstrijd zouden meedoen, dan winnen we die ook. Ik hou van die mindset: ‘ik heb het nog nooit gedaan, dus ik zal het waarschijnlijk wel kunnen.’ Dat krijgen ze hier met de paplepel ingegoten. De Pippi Langkous Academy? Ja dat zou een mooie geuzennaam zijn. Die kan hier zó boven de deur.”