Professor Hugos geometrische Figuren

2. Selbstlerneinheit – Voraussetzungen, Kompetenzen, Beschreibung und didaktischer Kommentar

Die vorliegende Selbstlerneinheit ist für Schüler*innen der Klassenstufe vier entwickelt. Grundlegend für diese Einheit gilt das Programm „Scratch“, weshalb diesbezüglich verschiedene Voraussetzungen erfüllt sein müssen. Im Unterricht müssen demnach erste kleine Programmierungen, durch das Gestalten und Anwenden von Schleifen, Sequenzen, Bedingungen etc., angeleitet von der Lehrperson, von den Schüler*innen konstruiert worden sein. Innerhalb Scratchs geschieht dies durch die Verknüpfung verschiedener Bausteine der Bereiche „Ereignisse“, „Bewegung“, „Aussehen“, „Klang“, „Steuerung“ usw. Weiter müssen erste Kenntnisse bezüglich der Bedienung, Funktion und Übersicht der einzelnen Bereiche der Benutzeroberfläche, welche sich in „Bühne“, „Bühnenbild“, „Skripte“, „Kostüme“ und „Klänge“ aufgliedern, bekannt und verstanden sein. Da das beschriebene Lernangebot eine Selbstlerneinheit darstellt, die ohne die Beratung und Unterstützung durch die Lehrperson von den Schüler*innen durchgeführt wird, ist im vorherigen Unterrichtsverlauf auf die Erfüllung der zuvor genannten Aspekte zu achten.

Neben den erworbenen technischen Fertigkeiten bezüglich des Programms „Scratch“ sind verschiedene mathematische Inhalte ebenfalls Grundvoraussetzung für eine aktive Auseinandersetzung mit der vorliegenden Selbstlerneinheit. Da diese die geometrischen, ebenen Figuren in den Mittelpunkt stellt, müssen diese bereits (wenn auch nur kurz) eingeführt sein. Ein schülerseitiges Kennen und Erkennen der Eigenschaftsbegriffe wie Seite und Kante ist Voraussetzung dieser Einheit.

Ziel des vorliegenden Lernarrangements ist die Wiederholung und Festigung von Vorstellungen zu geometrischen, ebenen Figuren, mitsamt deren Begriffen, Bedeutungen und Eigenschaften. Dieses wird mit mehreren Medien- und Informatikkompetenzen verknüpft. So schulen die Schritte 1,2,3 und 5, neben der Festigung mathematischer Begriffe, die Kompetenz „Digitale Werkzeuge kreativ, reflektiert und zielgerichtet einsetzen“ im Kompetenzbereich „Bedienen und Anwenden“ des saarländischen Basiscurriculums (vgl. Saarland. Ministerium für Bildung und Kultur, 2019, S. 10). Schritt vier der vorliegenden Arbeit zielt auf eine Förderung der Schüler*innen der Bereiche „Produzieren und Präsentieren“ sowie insbesondere „Problemlösen und Modellieren“ ab. Bezüglich des letztgenannten Kompetenzbereichs liegt der Fokus auf der Schulung des „Modellierens und Programmierens“.

Wie bereits genannt beinhaltet die besagte Selbstlerneinheit fünf verschiedene Teilaufgaben. Den ersten Schritt stellt dabei eine Quizaufgabe da, welche als H5P-Element konzipiert wurde. Sie dient zur Aktivierung des Vorwissens und der bereits erlernten Inhalte bezüglich des Themas „Ebene Figuren“. Ein individuelles Feedback berücksichtigt den aktuellen Leistungstand der Schüler*innen und gibt einen Ausblick auf die nachfolgenden Inhalte der Selbstlerneinheit.

Die zweite Aufgabe namens „Figuren-Chaos“ legt den Fokus auf verschiedene mathematische Inhalte. So fördert das Erkennen verschiedener Objekte vor einem Hintergrund (hier: Wohnzimmer) die Figur-Grund-Unterscheidung. Weiter gilt es für die Schüler*innen unterschiedliche ebene Figuren zu erkennen. Durch das Erscheinen der Begriffsbezeichnungen dieser Figuren werden die Figurennamen in Erinnerung gerufen und gefestigt. Eine programmierte Anzeige trägt zum Erhalten eines Überblicks über die erkannten ebenen Figuren bei.

Das Spiel „Figuren fangen“ vereint das Bedienen und Folgen von Spielanweisungen mit der Unterscheidung von geometrischen und nicht geometrischen, ebenen Figuren. Hierbei gilt es die erlernten geometrischen Figuren anhand ihres Aussehen und ihrer Eigenschaften zu erkennen und diesbezüglich das Spielverhalten mithilfe der Steuerung über die Pfeiltasten anzupassen. Feedback erhalten die Schüler*innen durch verschiedene, programmierte Töne sowie durch das Hinzufügen oder Abziehen eines Punktes auf einer Anzeige.

Grundlage für die vierte Aufgabe bildet das bekannte Spiel Pacman. Die Schüler*innen steuern verschiedene ebene Figuren zu einem vorgegebenen Feld, das eine Eigenschaft beschreibt, die auf die jeweilige Figur zutreffen muss. Hier gilt es die ebene Figur der richtigen Eigenschaft zuzuordnen, die Steuerung über die Pfeiltasten zu beherrschen und die Zuordnung innerhalb einer gewissen Zeit zu erreichen. Letzteres wird durch zwei weitere Spielfiguren erreicht, die die Hauptspielfigur verfolgen und zu fangen versuchen. Bevor ein Spielen jedoch möglich ist, ist eine schülerseitige Programmierung mehrerer ebener Figuren notwendig. Diese Figuren müssen so programmiert werden, dass sie in verschiedenen Situationen (Berühren der verschiedenen Felder mit genannten Eigenschaften) unterschiedliche Verhaltensweisen zeigen (Klänge ertönen, Figur wird als richtig oder falsch zugeordnet erkannt etc.). Diese Programmierung findet mit Scratch statt. Dazu müssen mehrere Kostüme mit Bausteinen des Skripts, zur Erstellung von Schleifen und Sequenzen, programmiert werden. Es muss u.a. auf Ereignisse, Variablen und Operatoren zurückgegriffen werden. Als Vorlage zur Programmierung wurden bereits zwei Figuren vollständig programmiert; diese gilt es von den Schüler*innen zu erörtern, um die Vervollständigung der Programmierung der weiteren Figuren zu erreichen. Tipps zur Unterstützung sind in der Aufgabenstellung zu finden.

Den Abschluss der Einheit bildet erneut ein Quiz. Verschiedene Fragen im Multiple-Choice- oder Wahr/Falsch-Format dienen der Sicherung und Überprüfung erlernter mathematischer (geometrischer) und informatischer (Programmierung mit Scratch) Inhalte.

Die gesamte Einheit wird von einer Rahmenhandlung umgeben, die mithilfe einer Identifikationsfigur (Professor Hugo) die Motivation sowie die Bereitschaft zur Problemlösung der Schüler*innen fördern soll. Weiter bilden verschiedene Ideen bezüglich eines sinnstiftenden Mathematikunterrichts die Basis für die gesamte Konzeption dieser Einheit. So entdecken die Schüler*innen, insbesondere durch das Spielen, aktiv, selbsttätig und handlungsorientiert verschiedene Aspekte bezüglich der geometrischen, ebenen Figuren sowie der Programmierung von Objekten.