Thema der Stunde: Programmieren eines Taschenrechners für Additions- und Subtraktionsaufgaben in Scratch
Studierende: Simon Johannes Bick, Marie Paula Florange
Rahmenbedingungen für die Unterrichtsstunde
Die angefertigte Unterrichtsstunde wurde in einer dritten Klasse in der Grundschule Eppelborn mit 22 Kindern abgehalten und durchgeführt. Die Schülerinnen und Schüler, sowie die Lehrperson waren den beiden Lehramtsstudenten vor der Stunde unbekannt. Auf dieser Grundlage war es den Studierenden nicht möglich, die mathematischen sowie die informatischen Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler zu kennen.
Kurze Beschreibung der Unterrichtsstunde
Das Ziel der Unterrichtsstunde war es, eine Verknüpfung von mathematischen und informatischen Inhalten zu schaffen. Das Thema der Stunde drehte sich um das Programmieren eines Taschenrechners für Additions- und Subtraktionsaufgaben. Durch das eigene Programmieren eines solchen Taschenrechners soll den Schülerinnen und Schülern ein erster Einblick in die Informatik gegeben werden. Um dies altersgerecht zu halten, wurde hierfür die Website Scratch benutzt. Diese soll den Schülerinnen und Schülern eine leichte Umgebung bieten, um zu programmieren, sowie Spaß und Freude zu vermitteln.
Was ist Scratch?
https://www.wissenswerkstatt-zollernalb.de/fileadmin/user_upload/Scratch_Bild.jpg
- Kurze Beschreibung
Scratch ist eine visuelle Programmiersprache, welche im Jahr 2007 erschienen ist und die speziell für das Lehren und Lernen von Programmierungen konzipiert wurde. Dies wird gewährleistet durch die leichte Benutzung, die sogar für Kinder leicht verständlich ist. Die Nutzer dieser Programmiersprache erstellen eigene Programme, welche sie durch verschiedene Codebausteine per Drag-and-Drop zusammenfügen. Hierbei wird auf den herkömmlichen Textcode für ein Programm verzichtet.
Ziel von Scratch ist es, dem Nutzer die Grundlagen der Informatik in Bezug auf die Programmierung zu vermitteln. Ebenfalls werden das kreative Denken und die Problemlösungsfähigkeit entwickelt und gefördert.
- Vorteile
- Visuelle Programmierung: Drag-and-Drop-Blöcke erleichtern Einstieg, besonders für Anfänger und Kinder.
- Sichtbares Feedback: Sofortige visuelle/soundbasierte Rückmeldungen helfen beim Verständnis von Ursache und Wirkung.
- Niedrige Barriere: Keine Syntaxfehler. Fokus auf Logik und Konzepte statt Tippfehler.
- Kreative Nutzung: Erlaubt Experimente in Kunst, Musik, Geschichten, Spieleentwicklung.
- Kollaboratives Lernen: Projekte lassen sich teilen, kommentieren und gemeinsam verbessern.
- Grundlegende Konzepte vermittelt: Variablen, Schleifen, Bedingungen, ereignisbasierte Programmierung, Sequenz und Modularisierung.
- Motivation und Engagement: Sichtbare Ergebnisse fördern Motivation und Persistenz.
- Unterrichtstauglich: Plattformunabhängig (Web/Offline-Version), geeignet für Klassenzimmer- und Selbstlernsettings. Ist ebenfalls kostenlos zugänglich.
- Entwicklungs- und Lernumgebung: Wiederverwendbare Bausteine, Lernpfade, Tutorials und Community-Beiträge unterstützen das Lernen.
- Barrierefreiheit und Inklusion: Einfache Einstiege ermöglichen Lernende mit unterschiedlichen Vorkenntnissen und Sprachherkunft.
Die Unterrichtsstunde
Programmieren eines Taschenrechners für Additions- und Subtraktionsaufgaben in Scratch
Erste Anknüpfungspunkte und Planung
Zu Beginn sollte das informatische Thema der Programmierung mit einem mathematischen Thema verknüpft werden. Hierbei soll die Verknüpfung den Schülerinnen und Schülern helfen, das gewählte mathematische Thema besser verstehen zu können. Auch soll durch die Verknüpfung beider Themen ein motivierender Zugang für die Schülerinnen und Schüler ermöglicht werden. Als mathematisches Thema wurde sich auf Additions- und Subtraktionsaufgaben geeinigt, da dieses mathematische Thema auch in höheren Grundschulklassen immer wieder ein Problem sein kann. Als Programmierumgebung wurde Scratch ausgesucht, welches durch seine Vielfalt an verschiedenen Umsetzungsmöglichkeiten sowie die leichte Benutzung durch die grafischen Bausteine auffällt. Das Ziel der Unterrichtsstunde ist es den Schülerinnen und Schülern den ersten eigenen Einblick in die Programmierung zu geben, sowie ihr Verständnis für Additions- und Subtraktionsaufgaben zu stärken.
In der Klasse, in welcher die geplante Unterrichtsstunde stattfindet, besitzt noch keine Schülerin oder Schüler Vorkenntnisse für Programmierung mit informatischen Inhalten, sodass es zu Beginn der Stunde wichtig ist, erstmal einen kurzen Überblick zu geben, um was es sich bei Scratch überhaupt handelt. Hierfür wird zu Beginn auf die wichtigsten Bausteine und den Ablauf vom Programm Scratch eingegangen. Um den Schülerinnen und Schülern überhaupt einen Rahmen und eine Bedeutung für die Unterrichtsstunde zu geben, wird ein imaginärer Schüler namens Max, welcher ohne seinen Taschenrechner keine Additions- und Subtraktionsaufgaben rechnen kann, erfunden.
- Einstieg
Zu Beginn der Stunde werden alle Schülerinnen und Schüler gebeten sich in einen Sitzkreis zu begeben. In der Mitte des Sitzkreises werden verschiedene Additionsaufgaben hingelegt.
Bei diesen sollen die Schülerinnen und Schüler bemerken, dass alle diese Aufgaben von Max falsch gelöst worden sind und er deshalb die Hilfe der Klasse benötigt. Max löst sonst immer seine Aufgaben mit Hilfe eines Taschenrechners. Diese Aussage dient den Schülerinnen und Schüler als Überleitung zum heutigen Thema.
- Zielangabe
In dieser wird den Schülerinnen und Schüler genau das Thema der Stunde mitgeteilt. Diese sollen in der darauffolgenden Doppelstunde mit Hilfe von Scratch einen Taschenrechner programmieren, damit Max seine Aufgaben lösen kann.
- Erarbeitungsphase
In dieser Phase der Stunde werden die Schülerinnen und Schüler mit dem aufkommenden Programm Scratch vertraut gemacht. Hierbei wird den Schülerinnen und Schüler gezeigt, wie die Programmiersprache aufgebaut ist und welche der Bausteine wichtig sind, um einen solchen Taschenrechner zu erstellen. Hierfür werden den Schülerinnen und Schüler erstmal 5 min gegeben, um sich ein eigenes Bild von Scratch zu machen. Im nächsten Schritt werden die Studierenden gemeinsam mit den Kindern den Taschenrechner schrittweise programmieren. Dafür zeigt einer der Studierenden die Schritte an dem Smartboard auf, während der andere Studierende durch die Reihen geht und schaut, ob alle Schülerinnen und Schüler mitkommen. Sobald jedes Kind alle Schritte ausgeführt hat und fertig mit dem Taschenrechner ist, bekommt es zur Sicherheit noch einmal die Schritt-für-Schritt-Anleitung auf einem Arbeitsblatt ausgeteilt.
Auch befindet sich auf diesem Arbeitsblatt ein QR-Code für Scratch, der zur Sicherheit dient, falls ein Kind die Website schließt. Ebenfalls können die Schülerinnen und Schüler diesen zu Hause scannen, falls diese wieder Lust haben auf Scratch zu programmieren.
- Arbeitsphase
Zu Beginn der Arbeitsphase erhalten die Schülerinnen und Schüler ein Aufgabenblatt mit verschiedenen Additionsaufgaben, welche sie durch den Taschenrechner prüfen sollen. Hierfür wurden die Aufgaben leichter gehalten, sodass die Schülerinnen und Schüler diese im Kopf nachrechnen können und schauen können, ob der Taschenrechner die Aufgabe richtig berechnet hat.
- Reflexionsphase
In dieser Phase der Stunden werden die Ergebnisse aus der Arbeitsphase besprochen.
- Vertiefung
Zu Beginn dieser Phase werden verschiedene Subtraktionsaufgaben an die Tafel/Smartboard gehängt und zu diesen übergeleitet. Die Schülerinnen und Schüler sollen nun einen Taschenrechner für die Subtraktion zu Beginn selbstständig auf Scratch programmieren. Sollten die Schülerinnen und Schüler nicht selbstständig auf eine Lösung kommen, so geben die Studierenden Hilfsimpulse. Die Aufgaben an der Tafel dienen den Kindern hierfür als Hilfsaufgaben, welche sie zur Überprüfung ihres Taschenrechners benutzen sollen.
Sollte der Taschenrechner funktionieren, bekommen diese Schülerinnen und Schüler eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für diesen ausgeteilt.
Für Schülerinnen und Schüler des Expertenstandards wird nach Beendigung des normalen Subtraktionstaschenrechners eine Transferaufgabe gestellt. Hierfür sollen die Schülerinnen und Schüler schauen, was passiert, wenn die erste Zahl kleiner ist als die zweite Zahl. Dafür sollen die Schülerinnen und Schüler einen solchen Taschenrechner programmieren, da es in der Primarstufe noch keine negativen Zahlen gibt.
Dieses Arbeitsblatt wird am Ende der Vertiefung an alle Schülerinnen und Schüler verteilt.
- Sicherung
In dieser Phase sollen die Schülerinnen und Schüler nochmal einen kurzen Überblick über das neuerworbene Wissen geben, indem sie für Max Tipps für das Programmieren formulieren.
Artikulationsschema
Die Unterrichtsstunde noch einmal in einer Tabelle zusammengetragen.
Reflexion der Stunde
Die oben aufgeführte Stunde wurde im Groben genauso umgesetzt. Dennoch sind den abhaltenden Studierenden als auch den hospitierenden Studenten aufgefallen, dass man während der Stunde besser auf den Zeitplan schauen sollte. Die Bearbeitungszeit der Arbeitsphase sowie der Vertiefung wurden um 10 Minuten überschritten, sodass die Studierenden noch diese aus der dritten Stunde zusätzlich bekamen. Auch sollte man den auf den Bearbeitungsstand der Schülerinnen und Schüler besser im Auge behalten. Als Anmerkung der Seminarleitung wurde den Studierenden mitgeteilt, dass diese das informatische Tool noch besser erklären hätten und eine kleine Pause einplanen sollen.
Positive Punkte
- Schülerinnen und Schüler kamen mit Scratch besser klar als erwartet, obwohl diese 10 Minuten mehr gebraucht haben.
- Ziel der Unterrichtsstunde wurde erreicht.
- Gutes Klassenklima für die Bearbeitung der Aufgabe.