In dieser Unterrichtseinheit machen Schülerinnen und Schüler erste Erfahrungen mit dem Programmieren (Coding) eines einfachen digitalen Werkzeugs – dem Bluebot – und sie schulen ihr räumliches Vorstellungsvermögen. Sie lernen, wie man Algorithmen in Form von Befehlsfolgen entwickelt, wie man Fehler in Befehlsfolgen findet und diese behebt, wie man Muster in Befehlsfolgen erkennt sowie verallgemeinert und wie komplexe Probleme, durch die Zerlegung in Teilprobleme, gelöst werden können. Diese Unterrichtseinheit dient dazu, Schülerinnen und Schülern erste Erfahrungen im algorithmischen Denken zu ermöglichen sowie ihr räumliches Vorstellungsvermögen zu schulen. Das didaktische Begleitheft für Lehrkräfte und das Aufgabenheft der Kinder zeigen Möglichkeiten auf, wie das digitale Werkzeug Bluebot im Unterricht eingesetzt werden kann. Für den gemeinsamen Beginn der Unterrichtseinheit werden im didaktischen Begleitheft Impulsfragen zum Thema "Roboter" vorgeschlagen. Außerdem wird das "Roboterspiel" vorgestellt, bei dem ein Kind einen Roboter spielt, der von einem anderen Kind gesteuert wird. Unplugged, also ohne Verwendung eines digitalen Werkzeugs, wird die Funktionsweise von Robotern verdeutlicht und die Schülerinnen und Schüler lernen, was ein Algorithmus ist. Im Aufgabenheft finden sich sechs Aufgabenmodule (das Aufgabenheft sowie alle weiteren Materialien finden Sie über den Link am Ende der Seite) zur weiteren Bearbeitung. Diese können den Schülerinnen und Schülern in Form eines ausgedruckten Arbeitshefts oder in Form von Aufgabenkarten (zum Beispiel Lerntheke, Stationenarbeit) zur Verfügung gestellt werden. Die Kinder bearbeiten die Aufgaben in Tandems oder Kleingruppen. Alle Gruppen sollten zunächst die Aufgabenmodule "01 Befehle einführen und visualisieren" und "02 Fahrtwege unterschiedlich darstellen" bearbeiten, da diese grundlegend für die weitere Arbeit sind. Die vier anderen Aufgabenmodule "03 Algorithmen entwickeln", "04 Fehler finden und beheben", "05 Muster erkennen und verallgemeinern" und "06 Probleme lösen" können grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge im Anschluss an die beiden ersten Module bearbeitet werden. Je nach verfügbarer Zeit und Materialausstattung (sind zum Beispiel Programmierleisten verfügbar oder wird ausschließlich mit der Setzleiste gearbeitet) kann auch innerhalb der Aufgabenmodule von der Lehrkraft eine Auswahl getroffen werden. Im gemeinsamen Abschluss wird mit den Schülerinnen und Schülern zusammengetragen, worauf bei einer Programmierung des Bluebot geachtet werden muss, beispielsweise die Unterscheidung von Rechts- und Linksdrehung bei unterschiedlicher Ausrichtung des Bluebot. Abschließend wird eine Transferaufgabe gemeinsam bearbeitet. Bei der sogenannten "Spiegelbildaufgabe" sollen die Kinder einen Weg an einer vorgegebenen Achse spiegeln und die entsprechende Programmierung vornehmen. Relevanz des Themas Durch den DigitalPakt Schule werden verstärkt Möglichkeiten der digitalen Bildung auch bereits im Grundschulalter diskutiert. Digitale Kompetenzen sind eine Querschnittsaufgabe, die es fächerübergreifend zu fördern gilt. Die Lernumgebung "Die Käfer sind los" kann dabei ein Baustein sein. Die programmierbaren Käferroboter haben das Potential, Kindern im Grundschulalter die Grundideen algorithmischen Denkens aufzuzeigen. Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler Die Schülerinnen und Schüler benötigen keine spezifischen Vorkenntnisse zur Bearbeitung der Aufgabenmodule der Lernumgebung. Didaktisch-methodische Analyse Algorithmisches Denken, auch Computational Thinking genannt, umfasst das Erstellen von Algorithmen und das Finden und Korrigieren von Fehlern in (Computer-)Programmen. Algorithmisches Denken meint aber auch grundsätzlicher das Zerlegen von Problemen des Alltags in Teilprobleme, um sie mithilfe eines Computers oder anderen digitalen Werkzeugen lösen zu können. Durch die verschiedenen Aufgabenmodule werden die Kinder in die Lage versetzt, einfache Programmierungen (Coding) vorzunehmen. Dazu lernen sie zunächst die verschiedenen Befehle des Bodenroboters Bluebot kennen. Sie stellen Fahrtwege des Bluebot unterschiedlich dar (ikonisch, symbolisch, sprachlich) und vernetzen diese Darstellungen miteinander, indem eine Darstellung in eine andere übersetzt wird. Sie entwickeln zu Fahrtwegen und sprachlichen Beschreibungen Befehls- und Bausteinfolgen und finden und beheben Fehler in Befehls- und Bausteinfolgen. Fahrtwege in Form geometrischer Figuren (Quadrat, Rechteck, Treppen, ...) regen dazu an, Wiederholungen und Regelmäßigkeiten in Befehlsfolgen zu erkennen und diese für die Lösung ähnlicher Probleme zu verwenden. Die Lernumgebung eignet sich außerdem zur Förderung des räumlichen Vorstellungsvermögens, da die Kinder die Fahrtwege des Bluebot zunächst in der Vorstellung planen, diese dann programmieren und anschließend evaluieren. Bei der Planung des Fahrtwegs lernen die Schülerinnen und Schüler Richtungen und Bewegungen zu beschreiben, aber auch Begriffe wie (Viertel-)Drehung nach links beziehungsweise nach rechts, nach oben, nach unten, nach links/rechts oben/unten, vorwärts und rückwärts kennen und sachgerecht zu verwenden. Die Begriffe unterstützen dabei den Planungsprozess und werden in der Kommunikation über die Lösungswege genutzt. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen Die Lehrenden sollten in der Lage sein, die digital gestützte Lernumgebung so in ihrem Unterricht umzusetzen, dass die Schülerinnen und Schüler in den zentralen Zielbereichen Problemlösen, algorithmisches Denken und räumliches Vorstellungsvermögen Kompetenzzuwächse erzielen (3.1. Lehren und 3.2. Lernbegleitung). Insbesondere die Gestaltung des gemeinsamen Beginns sowie Abschlusses sind für eine Sicherung der Kompetenzen zentral. Weiter ist ein grundlegendes Verständnis für das digitale Werkzeug "Bluebot" sowie des ergänzenden analogen und digitalen Zubehörs notwendig. Entsprechend der Lernvoraussetzungen der Schülerinnen und Schüler muss die Lehrkraft in der Lage sein, aus den bereitgestellten Aufgabenmodulen auszuwählen und diese mittels GeoGebra an verschiedene Lernstände anzupassen, zu erweitern oder auch neu zu erstellen (2.1. Auswählen, 2.2. Erstellen und Anpassen, 5.2. Differenzierung). Durch die grundlegenden Aufgabenmodule (01 und 02) wird in den weiterführenden Aufgabenmodulen (03 bis 06) selbstgesteuertes Lernen ermöglicht. Durch die konsequente Konzipierung der Aufgabenmodule zur Bearbeitung in Schülertandems kann die Lehrkraft durchgängig kollaborative Lernprozesse ermöglichen (3.3 Kollaboratives Lernen, 3.4. Selbstgesteuertes Lernen). Weitere Hinweise zu den Materialien und Lernmodulen Begleitheft für die Lehrkraft : Das didaktische Begleitheft informiert die Lehrkräfte über das digitale Werkzeug Bluebot, die zu erwerbenden Kompetenzen sowie das didaktisch-methodische Vorgehen. Im Anhang werden Kopiervorlagen zu Verfügung gestellt und eine Anleitung zur Erstellung eigener Aufgaben mithilfe von GeoGebra. Aufgabenheft für die Kinder : Das Aufgabenheft beinhaltet sechs Aufgabenmodule. Die Aufgaben sind so gestaltet, dass sie von den Schülerinnen und Schülern weitgehend selbstständig bearbeitet werden können. Die Lehrkraft kann aus dem Aufgabenheft eine Aufgabenauswahl zusammenstellen und diese den Schülerinnen und Schülern als Heft oder in Form von Aufgabenkarten zur Verfügung stellen. 01 Befehle einführen und visualisieren : Im ersten Aufgabenmodul lernen die Schülerinnen und Schüler die Befehle des digitalen Werkzeugs Bluebot kennen: Vorwärts (VW), Rückwärts (RW), Rechtsdrehung (RD), Linksdrehung (LD), Pause, Löschen und die Starttaste. 02 Fahrtwege unterschiedlich darstellen : Im zweiten Aufgabenmodul nehmen die Kinder Darstellungswechsel vor. Fahrtwege werden mittels Pfeilfolgen, Wegen im Plan und verbaler Beschreibungen dargestellt. 03 Algorithmen entwickeln : Im dritten Aufgabenmodul stellen die Kinder Bausteine her. Durch Wiederholung von Bausteinen werden regelmäßige Figuren im Plan erzeugt. 04 Fehler finden und beheben : Im vierten Aufgabenmodul müssen Fehler in Befehlsfolgen identifiziert und behoben werden. 05 Muster erkennen und verallgemeinern: Im fünften Aufgabenmodul müssen Muster in Befehlsfolgen und Fahrtwegen erkannt und auf ähnliche Aufgabenstellungen übertragen werden. 06 Probleme lösen : Im sechsten Aufgabenmodul werden beispielsweise kürzeste Wege vom Start zum Ziel gesucht. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen Funktionsweisen und grundlegende Strukturen digitaler Werkzeuge und verstehen einfache Algorithmen. verfügen über räumliches Vorstellungsvermögen. können Darstellungen in andere Formen übertragen. können Zusammenhänge erkennen, nutzen und auf ähnliche Sachverhalte übertragen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen Funktionsweisen digitaler Werkzeuge kennen. nutzen diese zur Lösung von Problemen. erkennen algorithmische Strukturen in den Programmierungen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Aufgaben gemeinsam. treffen Verabredungen und halten diese ein. tauschen sich mit anderen über Strategien zur Problemlösung aus. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler kennen Funktionsweisen und grundlegende Strukturen digitaler Werkzeuge und verstehen einfache Algorithmen. beschreiben eigene Vorgehensweisen, verstehen die Lösungswege anderer und reflektieren darüber gemeinsam.

In dieser Unterrichtseinheit wird der Computer als Werkzeug im Kunstunterricht eingeführt und eingesetzt. Zugleich beschäftigen sich die Lernenden mit dem Künstler Wassily Kandinsky, seiner Epoche und seinem Werk.Eine Alternative zum Kunstunterricht mit Papier, Wasserfarben und Pinsel bietet diese Unterrichtseinheit, in der die Kinder den Umgang mit dem Malprogramm Paint selbstständig erarbeiten und ein Werk des 20. Jahrhunderts am Computer nachbilden. Eine einfache Unterrichtsidee ohne großen Aufwand, von der Schülerinnen und Schüler in vielerlei Hinsicht profitieren können! Medienkompetenz in der Grundschule: Für Chancengleichheit sorgen Das Wort "Computer" aus dem Mund der Lehrerin oder des Lehrers bringt freudigen Glanz in die Augen der Kinder. Die überaus große Motivation und Einsatzbereitschaft, die Schülerinnen und Schüler beim Arbeiten am Rechner zeigen, ist allein schon ein überzeugendes Argument für den Einsatz des Computers im Unterricht – aber natürlich nicht das einzige! Die Ausgangslage der Schülerinnen und Schüler in punkto Medienkompetenz ist immer noch sehr unterschiedlich. Während zahlreiche Kinder mit dem Computer vertraut sind und ihn souverän bedienen, können andere mit den Begriffen Maus oder Monitor noch nicht viel anfangen – eine Diskrepanz, die sich mit dieser einfachen Unterrichtseinheit auf selbstverständliche Art verringern lässt. Viele Fliegen mit einer Klappe Die Schülerinnen und Schüler werden animiert, sich selbstständig Computer-Basiswissen anzueignen. In Verbindung mit einem einfachen, überschaubaren Arbeitsauftrag aus dem kreativ-künstlerischen Bereich können Ungeübte ganz nebenbei und ohne "Gesichtsverlust" den Umgang mit dem Computer und dem Programm lernen und ihre Feinmotorik schulen. Auch die "Computer-Insider" profitieren: Die Wissensvermittlung im Expertensystem kann auch zurückhaltendere und kontaktscheuere Kinder motivieren, sich positiv einzubringen. Und Schülerinnen und Schüler, die sich mit Kunst eher schwer tun, können am Computer Freude an kreativer Tätigkeit entwickeln. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich mit dem Künstler Wassily Kandinsky, seiner Epoche und seinem Werk. wählen einen Ausschnitt aus dem Werk "Gelb-Rot-Blau" von Kandinsky aus und erstellen ein individuelles Abbild am Computer. entwickeln Verständnis und Akzeptanz für moderne Kunst. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen das Malprogramm "Paint" kennen. erarbeiten sich die Funktionen der einzelnen Werkzeuge selbstständig und schreiben dazu eine kurze Anleitung. wenden die Werkzeuge an. bekommen ein Gefühl für das Bewegen der Maus und die damit verbundene Reaktion auf dem Bildschirm.

Im Rahmen dieser Unterrichtseinheit erlernen die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit der Augmented-Reality (AR)-Applikation "PUMA : Spannungslabor" und nutzen diese für die Arbeit in Kleingruppen. In zwei Experimenten werden die Applikation beziehungsweise die in der Applikation dargestellten didaktischen Modelle der Elektrizität genutzt, um anhand der Modelle zu argumentieren und Hypothesen für den Experimentierprozess zu generieren. Die Unterrichtseinheit ist in drei Unterrichtsstunden gegliedert. Im Verlauf der ersten Unterrichtsstunde wird die AR-Applikation "PUMA : Spannungslabor" von der Lehrkraft im Rahmen eines Demonstrationsexperiments genutzt, um die Darstellung der didaktischen Modelle "Elektronengasmodell", "Rutschenmodell" und "Stäbchenmodell" mit den Schülerinnen und Schülern zu erarbeiten. Die Lehrkraft erklärt und demonstriert den richtigen Umgang mit der Applikation. Im Rahmen der folgenden zwei Unterrichtsstunden erarbeiten die Schülerinnen und Schüler in Kleingruppen in Experimenten die Gesetzmäßigkeiten zur Stromstärke und Spannung bei Parallel- bzw. Reihenschaltungen. In den Experimentierphasen "Hypothesen formulieren" und "Ergebnisse mit der Ausgangshypothese vergleichen" nutzen die Schülerinnen und Schüler dabei die Applikation "PUMA : Spannungslabor" zur Unterstützung der Argumentation mit didaktischen Modellen. Kurzbeschreibung der Applikation "PUMA : Spannungslabor" Die Applikation überblendet einen Stromkreis mit Darstellungen der Leitungselektronen (in Form kleiner weißer Kugeln) und Visualisierungen des elektrischen Potentials. Die Darstellung des elektrischen Potentials kann gemäß des Elektronengasmodells (in Form einer Färbung der Leiterbahnen entsprechend des elektrischen Potentials), gemäß des Stäbchenmodells (in Form einer Anhebung der Leiterbahnendarstellung entsprechend des elektrischen Potentials) oder gemäß des Rutschenmodells (durch zur Anhebung der Leiterbahnen zusätzlichen Einblendung der sich bewegenden Leitungselektronen) erfolgen. Für den Einsatz der Applikation wird ein Experimentierset ELEKTRIK 1 der Firma MEKRUPHY benötigt. Neben den bereits beschriebenen Darstellungen können außerdem Messdaten der elektrischen Grundgrößen (Spannung, Stromstärke, elektrischer Widerstand) an den Bauteilen eingeblendet werden und für eine qualitative Interpretation des elektrischen Widerstands kann eine Visualisierung der Darstellung der Interaktion von Leitungselektronen und Materie auf Teilcheneben gemäß des Drude-Modells des elektrischen Widerstands eingeblendet werden. Für die beschriebene Unterrichtseinheit werden die Darstellungen der Leitungselektronen und der Modelle der elektrischen Potentiale benötigt. In der Applikation ist ein Tutorial mit Videos implementiert, welches Lehrkräfte in ihrer ersten Nutzung anleiten kann. Weitere Informationen und eine Möglichkeit zum Download der Applikation finden Sie über den Link am Ende dieser Seite. Relevanz des Themas Die jüngere fachdidaktische Forschung zur Elektrizitätslehre der Sekundarstufe I hat festgestellt, dass viele Schülerinnen und Schüler den Unterricht mit teils stark prävalenten fehlerhaften Vorstellungen zum Stromkreis verlassen (etwa die Stromverbrauchsvorstellung, unzureichende Trennung der Konzepte von Spannung und Stromstärke oder fehlendes Systemdenken beim Betrachten eines Stromkreises). Durch die explizite Aufforderung der Nutzung didaktischer Modelle zur Generierung von Hypothesen und Plausibilisierung von Ergebnissen soll eine stärkere Verknüpfung von Fachinhalt und didaktischem Analogie-Modell erreicht werden, was die Vernetzung der Fachinhalte im Gedächtnis unterstützt und zu gefestigteren Wissensstrukturen führen soll. Die Darstellung der Analogie-Modelle der Elektrizität durch Augmented Reality reduziert zusätzlich die mentale Hürde, sich der Modelle bei der Argumentation und Diskussion physikalischer Sachverhalte zu bedienen. Notwendige und förderliche Voraussetzungen Für einen Einsatz der beschriebenen Unterrichtseinheit ist das Vorhandensein eines Klassensatzes des Experimentierkastens ELEKTRIK 1 erforderlich. Die Lehrkraft muss die Kästen im Vorfeld entsprechend der Anleitung in der Applikation "PUMA : Spannungslabor" präparieren. Die Lehrkraft sollte vor Durchführung der ersten Unterrichtsstunde dieser Einheit die Applikation selbst sorgfältig durchgearbeitet haben. Dafür kann die in der Applikation verfügbare Tutorial-Ressource und das Informationsblatt zur Applikation genutzt werden. Für die Schülerinnen und Schüler ist es ideal, wenn die in der Applikation darstellbaren Analogie-Modelle der Elektrizität (Elektronengasmodell, Rutschenmodell, Stäbchenmodell) bereits bekannt sind und im Unterricht eingeführt wurden. Die Applikation kann aber auch ohne vorherige Nutzung der genannten Modelle im Unterricht für die Erarbeitung der Gesetzmäßigkeiten bei Parallel- und Reihenschaltung auf die beschriebene Art und Weise genutzt werden. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrenden sollten in der Lage sein, die Lernenden im Selbstgesteuerten Lernen unter Verwendung digitaler Technologien unterstützen (3.4 Selbstgesteuertes Lernen). Die Lehrenden sollten gewährleisten, dass die Lernenden für die Präsentation ihrer Ergebnisse die digitalen Medien nutzen, um ihre Argumentationen zu ihren wissenschaftlichen Untersuchungen zu unterstützen (5.3 Aktive Einbindung der Lernenden). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung. stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler setzen digitale Werkzeuge bedarfsgerecht zur Wissensgenerierung ein. können digitale Umgebungen und Werkzeuge für den Gebrauch anpassen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus. diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler nutzen digitale Werkzeuge zur Unterstützung ihrer Kommunikation und Argumentation. stärken ihre Technologiekompetenz im Umgang mit neuer Software durch zielgenaue Nutzung digitaler Werkzeuge. erkennen den Nutzen von digitalen Medien bei der Visualisierung von abstrakten mentalen Modellen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Mein Haustier in der heimischen Umgebung" beobachten die Schülerinnen und Schüler intensiv ihr eigenes Haustier oder ein Nachbarschaftstier, fotografieren und filmen es und erstellen anschließend eine Präsentation oder ein Plakat zu seinen Merkmalen. Nicht alle Schülerinnen und Schüler besitzen ein eigenes Haustier, aber alle kennen den Begriff Haustier aus ihrer heimischen Nachbarschafts- und Verwandtschaftsumgebung. Dabei verfügen sie oft nur über sehr oberflächliches Wissen zum Thema Haustiere. In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler mithilfe digitaler Werkzeuge umfangreiche Fachkompetenzen in diesem Themenbereich. Ihre intensiven Beobachtungen filmen und fotografieren sie, speichern sie auf Datenträgern und teilen sie mit anderen in Form von Plakaten oder Präsentationen. Vorkenntnisse Die Lehrkraft sollte sich grundsätzlich mit dem Themenkomplex Tiere/Haustiere auskennen, der bundesweit in Lehrplänen für die Grundschulen verankert ist. Weiterhin sollten sowohl Lehrkraft als auch Schülerinnen und Schüler die benötigten digitalen Werkzeuge kennen und beherrschen können: Hardware: Computer, Notebook, Tablet, Smartphone, eventuell Fotokamera Software: digitale Werkzeuge zur Foto- und Video-Bearbeitung (zum Beispiel iMovie), zur Vertonung von Filmen sowie zur Erstellung von Präsentationen (zum Beispiel Keynote/PowerPoint) Didaktische Hinweise zur Durchführung der Arbeitsaufträge Der zu erwartende Zeitumfang hängt von den Vorkenntnissen, den Erfahrungen sowie den Fertigkeiten der Schülerinnen und Schüler bezüglich ihrer digitalen Kompetenzen ab: Eine einfache digitale Darstellung durch die Schülerinnen und Schüler ist ebenso möglich wie eine komplexere digitale Präsentation von frei zu bildenden Schüler-Teams, bestehend aus "Kameramännern und -frauen", "Ton-Verantwortlichen", Redakteurinnen und Redakteuren sowie Regisseurinnen und Regisseuren. In jedem Fall ist es bedeutsam, stets auf das Alter und die Belastungsfähigkeit der Grundschülerinnen und -schüler Rücksicht zu nehmen. Die Lehrkraft fungiert als Mentor und Coach und steht den Kindern mit permanenter Betreuung und Beratung zur Seite. Methodische Analyse Durch die Teilverlagerung des Arbeitsauftrages in den häuslichen Bereich und in die Teamarbeit in Kleingruppen wird das freie Reden und Beschreiben von Sachverhalten trainiert. Gleichzeitig wird das eigenverantwortliche Lernen in Verbindung mit kreativen Gestaltungsmöglichkeiten geübt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihr Wissen zu den körperlichen Merkmalen von Haustieren. beschäftigen sich mit den Verhaltensweisen von Haustieren. erwerben Wissen über die Ernährung von Haustieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben den Umgang mit audio-visuellen digitalen Geräten zum Fotografieren, Filmen und Vertonen (vergleiche KMK-Kompetenzbereich 3 – Produzieren und Präsentieren, Kompetenzbereich 5 – Problemlösen und Handeln). trainieren die Erstellung eines Plakates oder einer Präsentation mit digitalen Geräten und Apps (vergleiche KMK-Kompetenzbereich 3 – Produzieren und Präsentieren). üben in der Zusammenarbeit die Absprachen von Lösungsstrategien (vergleiche KMK-Kompetenzbereich 2 – Kommunizieren und Kooperieren). Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben effektives Arbeiten im Team. trainieren durch kreatives Agieren in Teams auch ihr eigenverantwortliches Lernen.

In dieser Unterrichtseinheit werden die Schülerinnen und Schüler beim Programmieren der Experimentierplatine Calliope mini angeleitet und können dabei ihr Tempo selbst bestimmen. Die erstellten Programme motivieren und unterstützen sie beim Ausführen von Bewegungsübungen im Sportunterricht. In dieser Unterrichtseinheit können die Schülerinnen und Schüler selbstständig mit der Experimentierplattform Calliope mini arbeiten. Als Programmier- und Simulationsumgebung wird OpenRoberta genutzt, das vollständig im Browser läuft. Das Begleitheft ist unterteilt in Projekte verschiedener Schwierigkeitsstufen. Alle Projekte beinhalten Bewegungsübungen, bei denen der selbstprogrammierte Calliope mini als smarter Coach die Lernenden motiviert (durch Anzeigen von Aktions- und Pausenphasen oder Zählen der Sprünge beim Seilhüpfen) oder bei der korrekten Durchführung von Balancierübungen unterstützt. Alle Materialien und weitere Informationen finden Sie in der Linkliste am Ende der Seite. Die Unterrichtseinheit ist in kleinere Projekte unterteilt, die einzeln bearbeitet werden können. Jedes Projekt wird durch eine Aktivphase abgeschlossen, während der die Programme mit den Bewegungsübungen getestet werden. Die Unterrichtseinheit kann sowohl im Distanz-Unterricht, als auch in Präsenz als Paararbeit umgesetzt werden. Zur Sicherung der erlernten Methoden und zur Förderung einer anhaltenden Motivation können die Schülerinnen und Schüler ein Lerntagebuch führen. Durch den fächerverbindenden Ansatz lernen die Schülerinnen und Schüler neben der Programmierung mit OpenRoberta die Grundprinzipien der Informatik sowie messtechnischer Sensoren kennen. Zum Ausgleich für die Arbeit am PC ist zum Test der Programme voller Körpereinsatz nötig. Das Begleitmaterial ist so gestaltet, dass die Lernenden in ihrem eigenen Tempo arbeiten können und bei Unklarheiten Hilfe in ihren Peergroups oder bei der Lehrkraft einholen können. Passend zum Thema der körperlichen Bewegung werden die technischen Funktionen – wie die Sensoren des Calliope mini – oder die Datenverarbeitung nach dem EVA-Prinzip – anhand der Sinnesorgane des menschlichen Körpers – erklärt. Mit dem smarten Coach als Begleiter erhalten die Lernenden Feedback zu den durchgeführten Bewegungsübungen. Die Unterrichtseinheit verbindet zwei Themenaspekte aus verschiedenen Fächern: Einerseits ist es für Schülerinnen und Schüler, die in einer Welt voller datenverarbeitender Systeme aufwachsen, wichtig, ein Konzept der Möglichkeiten dieser Systeme und ihren Grundprinzipien aufzubauen. Zwar werden nicht alle Schülerinnen und Schüler später zu Programmiererinnen und Programmieren. Die Funktionsweise von Sensoren und Abläufe eines Programms zu kennen, hilft ihnen jedoch beim Bewerten der sie umgebenden Welt. Andererseits treiben Kinder immer seltener Sport, was durch die Corona-Pandemie mit Lockdowns, Distanz-Lernen und sozialer Isolation weiter verstärkt wurde. Der smarte Coach motiviert die Lernenden, die Bewegungsübungen auch im Distanz-Unterricht durchzuführen. Die Verbindung dieser beiden Themen kann sowohl computeraffine als auch sportbegeisterte Lernende für neue Erfahrungen öffnen. Für die Unterrichtseinheit sind keine Vorkenntnisse nötig, jedoch kann sie durch den fächerverbindenden Ansatz auch genutzt werden, wenn bereits Vorkenntnisse – zum Beispiel bei der Arbeit mit dem Calliope mini – vorhanden sind. Dementsprechend kann der zeitliche Umfang der Unterrichtseinheit kürzer gewählt werden. Im Vordergrund bei dieser Unterrichtseinheit steht, die Schülerinnen und Schüler schrittweise und mit möglichst wenig Frustration an die Programmieraufgabe heranzuführen. Deshalb werden Fachbegriffe oder neue Konzepte sehr ausführlich und dem Lernstand entsprechend erklärt. Dies unterstützt aber auch das Lernen bei Schülerinnen und Schülern, die bereits Erfahrung mit dem Calliope mini haben, da Bekanntes in einem neuen Kontext verwendet wird. Da die Programme direkt für die Durchführung der Bewegungsaufgaben verwendet werden, können die Lernenden den konkreten Verwendungszweck des Erschaffenen erleben und nachvollziehen. Es ist eine große Motivation für die Lernenden, wenn sie erfahren, wie sie aus einem einfachen Artefakt, das zunächst nichts tut, einen nützlichen Gegenstand im Alltag machen. Besonders schnelle Schülerinnen und Schüler können sich auch Gedanken über eigene Ideen für Bewegungsübungen und unterstützende Programme machen. Wird die Unterrichtseinheit im Distanz-Unterricht durchgeführt, empfiehlt es sich, gemeinsame Arbeitsphasen zur Umsetzung der einzelnen Projekte zu vereinbaren, bei denen die Lernenden ihre Fragen direkt an die Lehrkraft richten können oder von ihren Mitschülerinnen und Mitschülern Unterstützung erhalten können. OpenRobera bietet für den Distanz-Unterricht die Möglichkeit, dass die Lernenden Gruppen erzeugen können, um Programme untereinander auszutauschen und sich somit gegenseitig zu helfen. Die Lehrperson sollte zur Vorbereitung alle Projekte einmal selbst programmieren, um bei kleinen Fehler schnell helfen zu können. In den meisten Fällen können sich die Lernenden jedoch gegenseitig ausreichend unterstützen. Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen Die Lehrenden sollten in der Lage sein, das Thema so in ihren Unterricht einzubetten, dass die Lernenden einen möglichst großen Lerneffekt haben. Es wird empfohlen, die Projekte jeweils einmal selbst bearbeitet zu haben (3.1. Lehren). Die Lernenden können, unterstützt durch das Begleitheft, die Projekte größtenteils selbst bearbeiten (3.4. Selbstgesteuertes Lernen). Die Lehrenden sollten den Lernenden Möglichkeiten für Rückfragen und die Ergebnisdiskussion einräumen (3.2. Lernbegleitung). Die Projekte sollten in Paararbeit bearbeitet werden, wodurch sich die Lernenden gegenseitig bei Problemen helfen können (3.4. Kollaboratives Lernen). Werden die Projekte in Einzelarbeit oder im Distanz-Unterricht durchgeführt, muss mehr Zeit für die Lernbegleitung eingeplant werden. Die Lehrenden sollten gewährleisten, dass allen Lernenden unabhängig von ihrer digitalen Affinität zu den eingesetzten Endgeräten oder von anderen besonderen Bedürfnissen ein Zugang zu der digitalen Lernumgebung ermöglicht wird. OpenRoberta erfüllt diese Anforderungen, da es ausschließlich im Browser verwendet wird und somit mit jeglichen Endgeräten verwendet werden kann. Für die Lehrenden ist es hilfreich, die Plattform auf verschiedenen Endgeräten zu testen, um etwaige Hürden einschätzen und vorab kommunizieren zu können (5.1. Digitale Teilhabe). Um Bearbeitungsstände der einzelnen Lernenden überblicken zu können, empfiehlt es sich, in OpenRoberta Classrooms (Gruppen) anzulegen. Hierdurch können die Lehrenden auch leichter Hilfestellung bei Rückfragen geben und Lernende bei der Erreichung der Projektziele unterstützen (4.1. Lernstand erheben, 4.2. Lern-Evidenzen analysieren, 5.2. Differenzierung und Individualisierung). Besonders schnelle Lernende können nach Abschluss aller Projekte eigene Anwendungsideen entwickeln und deren Umsetzung planen und durchführen (5.3. Aktive Einbindung von Lernenden, 6.5. Digitale Problemlösung). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen grundlegende digitale Werkzeuge und Anwendungen kennen und in verschiedenen Sachzusammenhängen zielgerichtet zu nutzen. können Technische Zusammenhänge wahrnehmen, beobachten, benennen und beschreiben. arbeiten selbstständig und protokollieren ihre Handlungen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verarbeiten Informationen, Inhalte und vorhandene digitale Produkte weiter und integrieren diese in bestehendes Wissen. lernen OpenRoberta als digitales Werkzeug kennen und anzuwenden. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Kommunikationsfähigkeit, indem sie eigene Probleme der Gruppe beschreiben. steigern ihr Selbstwertgefühl, da sie ein Ergebnis ihrer Leistung in Händen halten und im Alltag verwenden können. entwickeln ihre Kooperationsfähigkeit weiter, da sie sich gegenseitig bei den Aufgaben unterstützen können. teilen eigene Strategien zur Problemlösung mit anderen. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler kennen Funktionsweisen und grundlegende Strukturen digitaler Werkzeuge und verstehen einfache Algorithmen. erlernen den kreativen Umgang mit digitalen Werkzeugen und stärken ihre Problemlösekompetenz. erproben im Distanzunterricht Methoden der digitalen Projektarbeit und Kooperation.