Als Vorbereitung auf die Unterrichtseinheit basteln die Schülerinnen und Schüler sich eigene Roboter aus Klopapierrollen – hierfür bietet sich der Kunstunterricht an.

Anmerkung: Diese Unterrichtsstunde kann ebenso gut nach der Einführungsstunde durchgeführt werden.

Hier finden Sie weitere Informationen zu dieser Unterrichtsstunde.

Als Einführung in die Thematik wird das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler zum Thema Roboter aktiviert und durch einen kurzen Filmausschnitt ausgebaut. Nachfolgend werden gemeinsam Vorteile von Robotern herausgearbeitet, was als Grundlage für die Auseinandersetzung mit dem Themenbereich dient. Der weitere Stundenverlauf widmet sich dem Hauptanliegen – die Schülerinnen und Schüler sollen erfahren, dass ein Roboter präzise Befehle benötigt. Dazu geben sie sich in einer kurzen Partnerarbeit gegenseitig Befehle, bestimmte Gefühle darzustellen. Anschließend werden gemeinsam Merkmale der einzelnen Gefühle benannt und festgehalten. Im Plenum wird darüber gesprochen, dass ein Roboter, im Gegensatz zu einem Menschen, nur präzise Befehle umsetzen kann. Weiß ein Mensch zum Beispiel intuitiv, wie er Freude zeigen kann, braucht der Roboter genauere Anweisungen, wie „Ziehe die Mundwinkel nach oben“ u.ä. Zur Vertiefung untersuchen die Kinder verschiedene Befehle auf ihre Genauigkeit und präzisieren einige ungenaue Befehle (siehe hierzu Aufgabe 1 im Forscherheft). Auf Grundlage der bisher gemachten Erfahrungen stellen die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe des Schneeball-Systems Kriterien für gute Anweisungen auf, welche an der Tafel festgehalten werden. Abschließend wird diskutiert, warum Roboter genauere Anweisungen brauchen als Menschen.

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Hier geht es zum benötigten Material inklusive dem Forscherheft (auf den Seiten 128-168).

In dieser Doppelstunde arbeiten die Schülerinnen und Schüler überwiegend in Partnerarbeit an ihren Forscherheften. Vorab erklärt die Lehrkraft kurz das grundlegende Vorgehen – die Kinder sollen ihre selbstgebastelten Roboter mit vorgegebenen Befehlen über ein Spielfeld steuern. Dazu sollen sie eine Befehlsfolge erst mit entsprechenden Puzzle-Teilen legen, diese dann mit ihren selbstgebastelten Robotern am Spielfeld umsetzen und erst nach einem erfolgreichen Versuch in das Forscherheft übertragen. Wichtig ist, dass die Schülerinnen und Schüler ihr Programm bereits vor dem Ausprobieren vollständig festhalten. Die Befehle sind (vorerst) „geheVor(1)“, „dreheLinks()“, und „dreheRechts()“, welche von der Lehrperson präsentiert und gegebenenfalls mit einem Kind als „Roboter“ in der Klasse ausprobiert werden.
Im Stundenverlauf arbeiten die Kinder an ihren Forscherheften, wobei sie unterschiedlich viele Aufgaben bewältigen werden. Zur Reflexion bieten sich daher zwei Möglichkeiten an. Zum einen kann in einer gemeinsamen Reflexionsphase über das Vorgehen beim Lösen der Aufgaben gesprochen werden, wobei eine planvolle Herangehensweise als zielführend herausgestellt werden sollte. Zum anderen kann eine dezentrale Reflexion in Kleingruppen, die ähnlich viele Aufgaben bearbeitet haben, stattfinden, während die anderen Schülerinnen und Schüler weiter an ihren Forscherheften arbeiten. Hierbei kann die Reflexion individuell an die Kleingruppen angepasst werden, wobei methodische und inhaltliche Fragen in den Fokus gerückt werden können.
Falls gewünscht kann während der Arbeitsphase, sobald alle Paare die fünfte Aufgabe gelöst haben, auch eine Zwischenreflexion eingeschoben werden, in welcher die bisher bekannten Befehle thematisiert werden.

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Diese Doppelstunde bildet den Abschluss der Einheit, in der die Kinder ihr bereits erworbenes Wissen mit Hilfe ihrer Forscherhefte weiter ausbauen. Dabei setzen sich viele Kinder (aufgrund des heterogenen Lerntempos treten Unterschiede auf) mit dem EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) auseinander. Dabei kann die Lehrkraft (gegebenenfalls erneut) dezentrale Reflexionen in Kleingruppen durchführen, um das Gelernte mit den Schülerinnen und Schülern zusammenzufassen oder weitere Denkanstöße zu geben. Zum Abschluss der Stunde und somit auch der Unterrichtseinheit sollte jedoch auch eine gemeinsame Reflexion mit der ganzen Klasse stattfinden. Hierzu bietet es sich an eine größere Version des von den Kindern während der Erarbeitung genutzten Spielplans anzufertigen und für alle gut sichtbar in der Klasse zu positionieren. Nun können verschiedene Lösungen für ein Problem besprochen, verglichen und reflektiert werden. Dabei kann auf Aufgaben aus dem Forscherheft zurückgegriffen werden, es können aber auch neue Problemstellungen eingebracht werden.

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6. Problemlösen und Modellieren

6.1: Prinzipien der digitalen Welt: Grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen.

Im Modul beschäftigen sich die Kinder mit dem grundlegenden EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe).

6.2: Algorithmen erkennen: Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren.

Zur Vorbereitung auf das selbstständige Anfertigen von Algorithmen zum Steuern des Roboters besprechen die Kinder vorhandene Algorithmen und testen diese aus. Auch im späteren Verlauf des Moduls müssen die Kinder wieder Algorithmen nachvollziehen und reflektieren, da das selbst Anfertigen im späteren Verlauf des Moduls zu hohe Ansprüche an die Kinder stellt.

6.3: Modellieren und Programmieren: Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine strukturierte, algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen.

Dies ist der Schwerpunkt des Moduls. Die Kinder entwickeln Lösungen für Probleme, die sich dem Roboter stellen und modellieren einen algorithmischen Lösungsweg. Im Nachgang des Moduls können die Kinder auch an einen Computer wechseln und ihr erworbenes Wissen z.B. mit der kindgerechten Programmierumgebung Scratch weiter anwenden und vertiefen.

6.4: Bedeutung von Algorithmen: Einflüsse von Algorithmen und Auswirkung der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt beschreiben und reflektieren.

Diese Kompetenz steht nicht im Mittelpunkt des Moduls, lässt sich allerdings am Ende der Einheit (im Rückgriff auf die Erfahrungen und das Wissen der Kinder aus der 1. Stunde) beachten.