3. Unterrichtsentwurf
Der vorliegende Unterrichtsentwurf zum Thema „KidRobot – Informatik ohne Strom“ befasst sich in analoger Form mit den Grundprinzipien von Informatik und funktioniert gänzlich ohne Strom und Endgeräte. Die Einheit wurde konzipiert für eine Doppelstunde (90 Minuten) in Klassenstufe 3 oder 4.
Voraussetzungen: Informatische Vorkenntnisse bei den SuS und bei der LP werden nicht vorausgesetzt. Als Lernvoraussetzungen der SuS beschränken sich lediglich auf die sichere Orientierung im Raum (rechts, links, geradeaus). Vorteilhaft ist der abgeschlossene Schriftspracherwerb, damit das Entschlüsselungsrätsel am Ende der Erarbeitung verstanden und gelöst werden kann.
Lernziele: Das Ziel der Stunde ist der Aufbau eines Grundlagenverständnisses von Programmierung und von festen Verarbeitungsvorschriften (Algorithmen) als endliche Abfolge von eindeutig ausführbaren Anweisungen. Die SuS wenden algorithmisches Verständnis an, indem sie Bewegungsabläufe in Teilschritte aufschlüsseln und diesen Teilschritten eine exakte Bewegungsanweisung zuzuordnen. Ebenso führen sie vorgegebene Anweisungen in einer Bewegungssequenz exakt aus. Sie begreifen die Wichtigkeit eindeutiger und einheitlicher Anweisungen beim Erstellen und Ausführen von Sequenzen. Darüber hinaus wird das perspektivische Denken und die Orientierung im zweidimensionalen Raum trainiert. Das Entschlüsselungsrätsel fordert von den Kindern ein Verständnis von Dekodierungsprinzipien, abstraktes Denken und Kombinationsfähigkeit.
Einstiegsphase: Nach der Begrüßung konfrontiert die LP zunächst die SuS im Sitzkreis mit dem Bild eines Labyrinthes als stummen Impuls. Viele Kinder werden das Dargestellte sofort erkennen und neugierig sein, da sie Labyrinthe als etwas Aufregendes und Geheimnisvolles kennen. Damit sind die Kinder kognitiv aktiviert und erwarten gespannt den weiteren Verlauf.
Hier platziert die LP die Vorlesegeschichte, in der die Rahmenhandlung erzählt wird. Die LP liest und die Kinder hören aufmerksam zu. Die Geschichte rund um eine Expedition in ägyptischen Pyramiden voller abenteuerlicher Labyrinthe und einem geheimnisvollen Schatz wirken äußerst motivierend auf die SuS. Gleichsam wird der thematische Inhalt der Stunde kindgerecht thematisch eingebettet.
Vorbereitungsphase: Zunächst muss das Grundverständnis für die spätere praktische Erarbeitung aufgebaut werden. Die Arbeitsblätter werden ausgeteilt und gemeinsam betrachtet (Alle Arbeitsblätter zur Ansicht und zum Download in Kapitel 4. Verlaufsplan und Arbeitsmaterialien). Die LP erläutert das Prinzip der Aufgaben und die Grafiken. In den Labyrinthen sind verschiedene Felder zu finden:
gelbe Felder: START und ZIEL
rot umrandete Felder: Hieroglyphen (Abfolge bitte nummerieren)
braune Felder: Wände (können nicht betreten werden)
Spinnen: Vorsicht giftig! (dürfen nicht betreten werden)
Es kann ein Unterrichtsgespräch stattfinden über sinnvolle Bewegungsanweisungen. Das regelmäßige quadratische Raster der Labyrinthe gibt Zweidimensionalität bereits vor und grenzt die Möglichkeiten dementsprechend ein. Die SuS können Vorschläge und Ideen einbringen. Daran lassen sich eventuell bereits die Anforderungen klären, die an die Anweisungen gestellt werden, nämlich Eindeutigkeit und Klarheit. Eine Bandbreite an Anweisungen soll hier nicht aufgestellt werden. Im Sinne der didaktischen Reduktion begrenzt die LP die Auswahl auf drei Grundbefehle, die bereits völlig ausreichen, um den SuS die Grundlagen des Programmierens zu vermitteln. Kärtchen mit Pfeilsymbolen (geradeaus, Drehung rechts, Drehung links) werden an der Tafel präsentiert und erläutert. Exemplarisch beginnt die LP zusammen mit allen Kindern an der Tafel das erste Labyrinth. Die ersten drei oder vier Befehle sollen im Plenum erarbeitet werden, so dass sichergestellt wird, dass alle SuS die Aufgabenstellung verstanden haben. Die ersten Schritte in Labyrinth 1 sähen demnach wie folgt aus:
Arbeitsphase: Anschließend beginnt die Einzelarbeit und jedes Kind löst allein alle Labyrinthe. Das zuvor erworbene Wissen soll nun angewendet werden. Die Aufgabenbearbeitung verlangt von den Kindern eine hohe kognitive Leistung, u.a. erfordert sie abstraktes, kleinschrittiges Denken, Orientierung im Raum, den Aufbau mentaler Bilder und damit einhergehend die stetige Perspektivenübernahme. Die LP beobachtet natürlich die Stillarbeit und ist steht den Kindern bei Fragen und Problemen zur Verfügung. In heterogenen Lerngruppen wird die Bearbeitung der Arbeitsblätter unterschiedlich lange dauern, weshalb starke und schnelle Kinder gegen Ende an einem Entschlüsselungsrätsel knobeln oder sogar eigene Labyrinthe erfinden können.
Auf weitere Differenzierungsmöglichkeiten wird in Kapitel 5. Differenzierung näher eingegangen.
Reflexionsphase: In der anschließenden Reflexionsphase haben die SuS die Möglichkeit, ihre Erfahrungen während der Aufgabenbearbeitung im Unterrichtsgespräch auszutauschen. Wurden die Aufgaben als leicht/schwer empfunden? Woran könnte das gelegen haben? Welche Stellen waren besonders knifflig und warum? Was hat bei der Bearbeitung geholfen oder was könnte hilfreich sein? Die Kinder sollen hier in ihren kommunikativen und argumentativen Kompetenzen gestärkt werden, indem sie über Lösungsmöglichkeiten nachdenken, Sachverhalte nachvollziehbar verbalisieren und Schlussfolgerungen logisch darlegen.
Exemplarisch kann ein Labyrinth im Sitzkreis Schritt für Schritt „gelöst“ werden, indem die LP auf dem großformatigen Ausdruck eines der Labyrinthe genau die Befehle mittels einer Playmobil-Figur (o.Ä.) ausführt, die die Kinder zuvor in der Erarbeitung notiert haben. So lassen sich Verständnisprobleme oder Denkfehler konkret handelnd im Modell darstellen und auflösen.
Abschließend wird das Entschlüsselungsrätsel gelüftet. Wie lautet die Lösung? Wer hat alle Hieroglyphen in der richtigen Reihenfolge notiert und mithilfe des Hieroglyphen-Schlüssels richtig übersetzt? Hier lässt sich durch die falsche Buchstaben-Reihenfolge erkennen, ob wirklich die kürzesten Wege durch die Labyrinthe gewählt wurden. Wo die Hieroglyphen den schwächeren SuS als Stütze und Orientierungshilfe dienten, so dienen sie nun den starken SuS nachträglich als Kontrollinstrument zur Überprüfung des korrekten Lösungsweges und zur Identifikation von Fehlerstellen. Durch die Auflösung der Rätselwörter erhalten die Kinder Feedback und erfahren gleichermaßen Wertschätzung für ihre geleistete Arbeit.
Abschlussphase: Um die Leistung ALLER Kinder zu würdigen, stellt die LP jedem Kind eine Leistungsurkunde aus, in der die Umsichtigkeit und Besonnenheit als Pyramiden-Forscher (-Forscherin) gelobt wird. So kann jedem Kind und seiner erbrachten Leistung die erforderliche Wertschätzung entgegengebracht werden und die Lernmotivation wird aufrechterhalten. Die Wiederaufnahme der Rahmenhandlung an dieser Stelle rundet die thematische Einbettung des Unterrichtsinhalts zum Ende hin ab und schließt schlüssig mit der erfolgreichen Beendigung der „Expedition“.