"Problemlösen und Modellieren" ist ein Kompetenzbereich des neuen Medienkompetenzrahmens NRW. Informatische Grundbildung wird darin als elementarer Bestandteil des Bildungssystems verankert und damit zur Aufgabe aller Fächer. Klingt theoretisch sinnvoll. Wie ist das praktisch umsetzbar? Als Deutschlehrerin habe ich eigentlich wenig Berührungspunkte mit Algorithmen & Co. - dachte ich.
Wenn man genauer hinschaut, was sich hinter dem Kompetenzbereich "Problemlösen und Modellieren" verbirgt, lassen sich tatsächlich für verschiedene Fächer Anknüpfungsmöglichkeiten an Themen erkennen, die man eigentlich dem Fach Informatik zuordnet.
Medienkompetenzrahmen NRW: Kompetenzbereich 6 - Problemlösen und Modellieren
… bezieht sich auf das Entwickeln von Strategien zur Problemlösung, Modellierung und Zerlegen in Teilschritte (beispielsweise mittels Algorithmen). Schüler:innen
- erkennen algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten und können diese nachvollziehen und reflektieren. Sie formalisieren und beschreiben Probleme und entwickeln
Problemlösestrategien. Dazu planen und nutzen sie Algorithmen und Modellierungskonzepte auch in einfachen Programmierumgebungen. (vgl. Medienkompetenzrahmen NRW, 2017)
Da es sich bei jeder formalisierten Handlungsbeschreibung im Prinzip um eine Problemlösungsstrategie handelt, ergeben sich Überschneidungen des Kompetenzbereichs mit den Kompetenzerwartungen für das Fach Deutsch.
- Texte schreiben: Sie informieren über einfache Sachverhalte und wenden dabei die Gestaltungsmittel einer sachbezogenen Darstellung an. [...] Sie beschreiben (z. B. [...] Versuche, Wege). [...] Sie erklären die Bedeutung nichtsprachlicher Zeichen (z. B. Gestik, Mimik, Verkehrszeichen). (vgl. Kernlehrplan Deutsch für das Gymnasium (G8)
Mit Ozobots von der Weg- zur Vorgangsbeschreibung
Am Beispiel der Wegbeschreibung stelle ich vor, wie sich der Kompetenzbereich 6 im Deutschunterricht der Jahrgangsstufe 5/6 umsetzen lässt.
Material:
- Smartphone oder Tablet mit Internetzugang und QR-Code-Scanner
- mehrere Ozobots (Bit oder Evo)
- Stadtplan Ozocity, Zollstöcke
- Arbeitsblätter mit Stadtplan, Aufgaben und LearningApps (als Download verfügbar)
Lerngruppe:
- Jg. 4-6
Dauer:
- min. 6 WS
Roboter im Unterricht
Ozobot ist ein spielzeugähnlicher, robuster Roboter (Schüler:innen finden ihn süüüüüß!), der sich durch grafische Elemente programmieren lässt. Die Programmierung im englischsprachigen Editor ist weitgehend intuitiv. Die visuelle Darstellung ermöglicht schon Grundschulkindern ein schnelles Verständnis des Prinzips. Fünf Stufen differenzieren zwischen unterschiedlichen Ansprüchen und Möglichkeiten und machen das Programmieren auch für Jugendliche attraktiv. Der Code wird per Flashing übertragen. Der Evo hat mehr Sensoren, Lichter und Töne als der etwas kleinere und günstigere Bit.
Willkommen in Ozocity!
Der Stadtplan bestand zuerst aus einer Lacktischdecke. Inzwischen habe ich ihn mehrfach überarbeitet und für den Ausdruck auf DIN A4 bzw. DIN A3 optimiert. Vier Stadttore dienen als Startpunkte, Aufgaben entstehen durch unterschiedliche "Verkehrszeichen", wie Ampeln oder Stoppschilder. Weitere Verkehrsregeln lassen sich mit den Schüler:innen vereinbaren. Markante Wegpunkte, wie etwa Bäume, helfen der Freundin oder dem Freund bei der Orientierung. Die verschiedenen Gebäude laden dazu ein, die Wegbeschreibung in eine Geschichte einzubetten.
Skizze der Unterrichtsreihe
1. In Partnerarbeit gliedern die Schüler:innen den Weg des Ozobots in einzelne Handlungsschritte und setzen diese im Editor zusammen. Durch den Praxistest: "Erreicht Ozobot sein Ziel?" überprüfen sie den verwendeten Code. Ist er korrekt, übertragen die Schüler:innen die Programmbausteine auf das Arbeitsblatt.
Die Übung verdeutlicht, dass nur ein präziser Code funktioniert. Auch bei der folgenden Aufgabe sind Eindeutigkeit und Genauigkeit Voraussetzung.
2. Für eine "Freundin" formulieren die Lernenden nun die Wegbeschreibung aus. Dies kann je nach Voraussetzungen der Lerngruppe zunächst als Partner- oder Kleingruppenarbeit kollaborativ (z. B. Zumpad) oder auch als Einzelarbeit erfolgen. Die Vorbereitung dieses Arbeitsschritts durch die Programmierung des Ozobots erleichtert die genaue und eindeutige Wegbeschreibung.
3. Die Wegbeschreibung wird der Lerngruppe vorgetragen. Die Mitschüler:innen versuchen dem beschriebenen Weg zu folgen und formulieren in einem positiven Feedback Tipps für eine gelungene Wegbeschreibung. (Ein Erklärvideo bietet die Möglichkeit der Ergebniskontrolle.)
4. Im aktiven Plenum erarbeitet die Lerngruppe Merkmale der Programmierung bzw. der Wegbeschreibung. Unterschiede und Gemeinsamkeiten beider Texte werden auf dem Arbeitsblatt notiert.
5. Um eine präzise Begrifflichkeit zu erreichen, werden die Eigenschaften der verwendeten Algorithmen in zwei LearningApps jeweils für die Wegbeschreibung bzw. Programmierung formuliert. Die jeweiligen Merkmale müssen von den Schüler*innen einander zugeordnet werden. Auf diese Weise werden die erarbeiteten Merkmale wiederholt und fachsprachlich geklärt.
6. Nachdem die Schüler:innen am Beispiel der Ozobot-Programmierung und der Wegbeschreibung Merkmale von Algorithmen erarbeitet haben, übertragen sie ihr Wissen auf alltägliche Vorgänge und ordnen diese den Kategorien "algorithmisch" bzw. "nicht-algorithmisch" zu. Die Schüler:innen erkennen jede formalisierte Handlungsbeschreibung als Algorithmus.
7. Beispiele algorithmischer Vorgänge werden schließlich in einzelne Handlungsschritte zerlegt und als Handlungsanweisung formuliert im Heft notiert. Dabei wenden die Schüler*innen die erarbeiteten Merkmale von Algorithmen an, indem sie im Unterrichtsgespräch begründen, weshalb der beschriebene Vorgang algorithmisch ist.
8. Abschließend formulieren die Lernenden eine genaue Definition der erlernten Begriffe und verdeutlichen diese durch ein selbstgewähltes Beispiel.
9. Zum Abschluss reflektiert die Lerngruppe die Bedeutung von Algorithmen. Die Kinder erlebten am Beispiel des Ozobots, dass Maschinen bzw. Computer nur das ausführen, was programmiert wurde. Sie verstehen, wie der Computer "denkt" und wie seine Handlung beeinflusst wird.
Resümee
Die Kinder waren begeistert bei der Sache. Sie suchten motiviert nach algorithmischen Mustern und Strukturen im Alltag und reflektierten sehr genau, in welche Teilschritte die Vorgänge zerlegt werden müssen. Die Einsicht, dass Algorithmen die Handlung eines Computers bestimmen, ermöglicht es, diese Handlungen zu hinterfragen.
Auch aus der Perspektive des Deutschunterrichts habe ich die beschriebene Herangehensweise für den Themenbereich "Weg- und Vorgangsbeschreibung" als gewinnbringend erlebt, da sie meine Schüler:innen zu einer sehr präzisen Analyse und Beschreibung von Handlungen anregte.
Ideen für den Unterricht
Unterrichtsfach
Jahrgangsstufe
Erläuterung
Deutsch
Englisch
4 - 6
5 - 7
Wegbeschreibung, Vorgangsbeschreibung
Wegbeschreibung (Der englischsprachige Editor (Stufe 2 - 5) eignet sich vermutlich gut zur Sprachanwendung im Englischunterricht.)
Weitere Unterrichtsideen für andere Fächer würde ich gerne ergänzen.
Ich bin gespannt, was euch einfällt!
Auf Synthetikpapier Din A0 gedruckt, sieht der Stadtplan so aus:
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Katja (Montag, 26 März 2018 17:16)
Ein wirklich gelungene Reihe! So wird der Ozobot nicht nur als spielerisches Element im Deutschunterricht eingesetzt. Der Bezug zwischen Wegbeschreibung, Robotik und Algorithmus (- und was hat das Ganze mit mir und meiner Welt zu tun -) , wird hervorragend deutlich.
Ingo (Dienstag, 27 März 2018 17:19)
Super Unterrichtssequenz. Nur blöd, dass wir bei uns diese knuffigen Roboter leider nicht haben.
Larissa (Dienstag, 27 März 2018 22:02)
Gute Unterrichtseinheit! zeigt den Schülern verständlich auf, was eigentlich ein Computer oder Roboter macht und wie er funktioniert! Vor allem die Wegbeschreibungen können gut im Fremdsprachunterricht eingesetzt werden. Übrigens: Im Envol 6 (Schweizer Lehrmittel für Frühfranzösisch) ist das in der Unité 13 Thema...
Julia (Dienstag, 27 August 2019 13:11)
Ich muss einfach mal kurz loswerden, wie witzig ich es finde, für das Abschicken eines Kommentars das Feld "Ich bin kein Roboter" anklicken zu müssen. :D
Ich bin auf den Artikel gestoßen, da ich mich gerade intensiv mit Problemlösekompetenz/Problembasiertem Lernen im Deutschunterricht beschäftige. Er enthält wirklich tolle Anregungen und wird der Forderung nach Problemorientierung gerecht. Besonders interessant finde ich in diesem Zusammenhang, dass NRW einen eigenen Kompetenzbereich für Problemlösen formuliert (wenn auch nicht direkt mit Bezug zum Deutschunterricht). Ich werde mich mal auf die Suche begeben, wie das in Sachsen-Anhalt aussieht.