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Robotik und Programmierung im Unterricht

Dossier

Die rasante Entwicklung der Technologie in der heutigen Zeit spiegelt sich nicht nur im Alltag, sondern zunehmend auch in den Berufsfeldern unserer Schülerinnen und Schüler wider. Um sie optimal auf die Herausforderungen und Chancen des 21. Jahrhunderts vorzubereiten, ist es essentiell, Robotik und Programmierung als feste Bestandteile in den Lehrplan zu integrieren. Dieses Dossier soll Ihnen als Leitfaden dienen, um die Grundlagen dieser Schlüsseltechnologien verständlich zu vermitteln und praktische Anwendungen im Klassenzimmer zu fördern. Relevanz von Robotik und Programmierung: Robotik und Programmierung sind nicht nur fundamentale Treiber der Industrie 4.0, sondern auch kritische Werkzeuge zur Förderung des logischen Denkens und Problemlösungsfähigkeiten. Durch den Einbezug dieser Themen in den Unterricht können bereits Grundschülerinnen und -schüler lernen, komplexe Probleme systematisch zu analysieren und kreative Lösungen zu entwickeln. Schwerpunktthemen des Dossiers Grundlagen der Programmierung: Einführung in verschiedene Programmiersprachen wie Python oder Scratch, die besonders geeignet sind für den Einstieg und verständliche Konzepte der Programmierung vermitteln. Aufbau und Funktion von Robotern: Verständnis der mechanischen und elektronischen Komponenten von Robotern, inklusive Sensoren und Aktuatoren, sowie der zugehörigen Steuerungssoftware. Projektbasiertes Lernen: Entwicklung von Unterrichtsprojekten, die Schülerinnen und Schüler anregen, eigene Roboter zu bauen und zu programmieren. Solche Projekte fördern nicht nur technische Fähigkeiten, sondern auch Teamarbeit und kritisches Denken. Ethik der Robotik: Diskussion über die ethischen Aspekte der Robotik und künstlichen Intelligenz, um ein Bewusstsein für die gesellschaftlichen Auswirkungen dieser Technologien zu schaffen. Anbindung an Lehrpläne und Kompetenzmodelle: Praktische Hinweise, wie diese Themen effektiv in bestehende Lehrpläne integriert und mit anderen Fächern wie Mathematik, Naturwissenschaften und Technik verknüpft werden können. Dieses Dossier bietet Ihnen praktische Anleitungen, didaktische Tipps und weiterführende Ressourcen, um Robotik und Programmierung ansprechend und wirksam in Ihren Unterricht zu integrieren.

  • Fächerübergreifend
  • MINT: Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik

Wir "programmieren" Klassenkameraden für eine Mission auf dem Mond

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit planen, testen und führen die Schülerinnen und Schüler eine Mission zum Mond durch, indem sie einen imaginären Rover über den Mond navigieren. Sie verstehen die Bedeutung eindeutiger und präziser Kommunikation beim Schritt-für-Schritt-Programmieren und schulen so unter anderem ihr logisches Denken. Die Unterrichtseinheit "Mission auf dem Mond" führt die Schülerinnen und Schüler hin zu simplen Konzepten des logischen Denkens. Die Lernenden übernehmen in Partnerarbeit die Rolle des "Missionsleiters" und des "Rovers". Aufgabe der Missionsleitung ist es, den blinden Rover über die Mondoberfläche zu navigieren und dadurch seine eigene Kommunikationskompetenz zu schulen. Des Weiteren wird das vorausschauende Denken geübt und das Vertrauen zwischen den Partnerinnen und Partnern gestärkt. Die Lernenden müssen gut zusammenarbeiten und einer genauen Route folgen, um Hindernisse zu umgehen und Missionen auszuführen, um sicher bei ihrem Ziel anzukommen. Die Unterrichtseinheit wurde im Rahmen der Projekte ESERO Germany und "Columbus Eye - Live-Bilder von der ISS im Schulunterricht" an der Ruhr-Universität Bochum entwickelt.Die Unterrichtseinheit bietet einen Einsteig in das logische Denken hin zu einer präzisen und klaren Kommunikation. Vor dem Hintergrund einer Mondmissionen ist es die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler mithilfe einer simplen Programmiersprache als Missionsleitung, ihren Partner oder Partnerin, den Rover, erfolgreich und vorausschauend über die Mondoberfläche zu navigieren. Dabei werden Aufgaben gelöst und Probleme bewältigt. Die Vorraussetzungen für die Durchführung der Unterrichtseinheit innerhalb des Klassenzimmers sind gering. Bei älteren Schülerinnen und Schülern kann auch gerne erst mit der zweiten Übung begonnen werden. Altersgruppe: 8 bis 12 Jahre Unterrichtsfach: Informatik, Mathe, Kunst Schwierigkeitsgrad: Einfach Benötigte Zeit: 45 Minuten Besondere Vorkenntnisse sind nicht notwendig. Die Schülerinnen und Schüler lernen einfache Konzepte des logischen Denkens kennen. planen und testen einfache Aufgaben. lernen die Funktion von einfachem, Schritt-für-Schritt Programmieren. verbessern ihre Kommunikation durch Rollenspiele. lesen Planquadratangaben und geben anschließend klare und bewusste Instruktionen für die Navigation im Referenzraum. lernen die Wichtigkeit eindeutiger Kommunikation. erleben wie wichtig gute Teamarbeit ist.

  • Technik / Sache & Technik / Elektrotechnik / Physik / Astronomie
  • Primarstufe, Sekundarstufe I
Titelbild: Einführung in Excel

Excel Grundlagen: Tabellenkalkulation für SEK I

Unterrichtseinheit
17,99 €

Schülerinnen und Schüler der SEK I erlernen sicher den Umgang mit Excel. Diese Einheit fördert digitale Kompetenz, Datenorganisation und logisches Denken. Inklusive interaktiver Aufgaben, Fachdidaktik und Materialien für direkten Einsatz – ein Muss für den modernen Unterricht. Diese didaktisch fundierte Unterrichtseinheit zur Einführung in Excel befähigt Schülerinnen und Schüler der SEK I (Klassen 5 bis 9), grundlegende Funktionen der Tabellenkalkulation sicher zu beherrschen. Mit ca. 20 Seiten umfassendem Material werden die Prinzipien der Datenorganisation, Formeln und einfachen Diagramme systematisch vermittelt, wodurch die digitale Kompetenz und das logische Denkvermögen umfassend gefördert werden. Die Einheit ist so konzipiert, dass sie direkt im Unterricht eingesetzt werden kann und sowohl technische Fertigkeiten als auch die Anwendung im Alltag abdeckt. Das Paket beinhaltet eine Vielzahl bewährter Komponenten, die auf aktives und nachhaltiges Lernen ausgelegt sind: Fachdidaktischer Einführungstext: Bietet Lehrkräften pädagogische und technische Hintergründe zur Vermittlung von Tabellenkalkulations-Kenntnissen. Interaktives Gruppenpuzzle: Ermöglicht Schülerinnen und Schülern das eigenständige Erarbeiten von Excel-Funktionen und Anwendungsbereichen. Fachdidaktische Aufgabe: Konkrete Anwendungsaufgaben, die das Gelernte festigen und den Transfer in neue Kontexte fördern. Single-Choice Test: Zur schnellen und effektiven Überprüfung des technischen Verständnisses und der logischen Anwendung von Formeln. Glossar: Erklärt alle relevanten Fachbegriffe rund um Excel und Tabellenkalkulation. Zusammenfassung: Fasst die wichtigsten Inhalte und Tipps prägnant zusammen. Didaktische Handreichung: Eine umfassende Anleitung für Lehrkräfte mit Stundenverläufen, Differenzierungsideen und zusätzlichen Tipps. Fördern Sie die digitalen und analytischen Fähigkeiten Ihrer Schülerinnen und Schüler und bereiten Sie sie optimal auf zukünftige Herausforderungen vor. Dieses Material ist eine unverzichtbare Ressource für jeden modernen Unterricht.

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Fächerübergreifend
  • Sekundarstufe I

Rekorde errechnen: von den höchsten Häusern und den längsten Würmern

Kopiervorlage

In diesem Arbeitsmaterial zum Thema "Rekorde errechnen" berechnen die Schülerinnen und Schüler auf kreative und spielerische Weise exemplarische Rekorde. Die Rekorde befassen sich überwiegend mit der Tierwelt und müssen durch verschachtelte Anweisungen errechnet werden.Das Arbeitsmaterial eignet sich zum Einsatz in den Klassenstufen 3 bis 4. Es kann im Heimunterricht, im Rahmen eines Tages- oder Wochenplans oder auch als Ferienhausaufgabe angeboten werden. Es bietet Übungsanlässe zu Themenbereichen aus den Fächern Rechnen und Logik sowie dem Sachunterricht . Die Schülerinnen und Schüler müssen "verrätselte" Anweisungen decodieren, um die Aufgaben ausrechnen zu können. Gesucht werden das längste sowie das schwerste Tier der Welt, das älteste Krokodil und das höchste Haus der Welt. Die zu errechnenden Zahlen sind in Wörtern versteckt, welche die Lernenden mithilfe logischen Denkens erkennen sollen. Somit ergibt der Wörtercode: "Ser vier wagen + Zwei ge" die Zahl 6. Nach diesem Muster können die Lernenden auch eigene Rekord-Rätsel erstellen und ihren Mitschülerinnen und Mitschülern zum Lösen geben. Die Rekorde können aus der Tierwelt stammen, möglich ist aber auch die Übertragung auf andere Fächer: Wie viele Instrumente gibt es auf der Welt? Wie hoch ist die größte Kirche/Moschee/... der Welt? Wie viele Wörter gibt es in der deutschen Sprache? Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Decodieren verschlüsselte Angaben zu berechnen. erfahren kreativ mit der Sprache umzugehen. festigen das Addieren von Zahlen und logische Denken. können Arbeitsanweisungen sinnerfassend lesen und umsetzen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler geben sich gegenseitig Hilfestellung.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Primarstufe

Zahlen-Suche

Rätsel & Knobeleien

Mathematisches Zahlenrätsel für Schülerinnen und Schüler, um das logische Denken zu trainieren.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Fossilien: uralte Zeugen aus der Vergangenheit

Unterrichtseinheit
14,99 €

In dieser Unterrichtseinheit erwerben die Schülerinnen und Schüler Kenntnisse über die Entstehung von Fossilien. Sie lernen Fossilien zu begutachten und erkennen deren Bedeutung für die historische Wissenschaft.In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Fossilien sollen die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass aus diesen urzeitlichen Funden wichtige Aussagen über die Entstehung des Lebens auf unserem Planeten getroffen werden können. Die Arbeit der Paläontologie wird dargestellt und die Entstehung von Fossilien wird sukzessive erarbeitet. Ergänzend zu dieser Einheit können Materialien aus der Unterrichtseinheit Evolution: Entstehung der Welt eingesetzt werden. Fossilien als Thema im Sach- und Geschichtsunterricht Die Unterrichtseinheit vermittelt den Schülern und Schülerinnen Kenntnisse über die Entwicklung des Lebens auf dieser Erde. Anhand der Fossilien hat Darwin seine Evolutionstheorie begründet und bewiesen. Fachspezifische Abbildungen, Informationstexte und fachbezogene Arbeitsaufgaben lassen die Schülerinnen und Schüler die evolutionäre Entwicklung nachvollziehen und unterstützen die Aneignung fachspezifischer Erkenntnisse. Methodische Analyse Motivierende Arbeitsaufgaben führen die Gedanken der Schülerinnen und Schüler auf den richtigen Weg zur Lösung der Problemfragen. Die Bearbeitung der Arbeitsaufgaben erfordert eigenes Denken und logisches Schlussfolgern statt einfaches Hinweglesen über vorgegebene Texte. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erlangen gesicherte Erkenntnisse über die Bedeutung fossiler Funde für das Wissen über die Entwicklung des Lebens auf unserer Erde. werden anhand von motivierenden Arbeitsaufgaben zur Erkenntnisgewinnung angeregt. können fachspezifische Begriffe und Zusammenhänge deuten und bewerten. können Bildmaterial in ihrer Aussage richtig bewerten und zur Erkenntnisgewinnung nutzen. lesen Informationstexte sinnerfassend. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kooperieren untereinander und profitieren von den Beiträgen ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler. gehen würdigend mit den Beiträgen anderer um.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt / Geschichte / Früher & Heute / Geographie / Jahreszeiten
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Auto-Rätsel: Auf welcher Parkplatznummer steht das Auto?

Rätsel & Knobeleien

Auto-Logical für jedes Alter, um das logische Denken zu fördern. Die Lösung finden Sie hier .

  • Mathematik / Rechnen & Logik

Knobelei

Rätsel & Knobeleien

Knobeleien für Schülerinnen und Schüler, um das logische Denken zu trainieren. Die Lösung finden Sie hier.

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Programmierung einer Entscheidungstabelle

Unterrichtseinheit

Schülerinnen und Schüler entwickeln ein Programm, durch das dem Verkaufspersonal in einem Computergeschäft die Rabattvergabe erleichtert wird.Im Verlauf der Unterrichtseinheit stellen die Schülerinnen und Schüler eine Entscheidungstabelle zur Rabattberechnung auf und entwickeln aus dieser unter Einsatz der Programmiersprache Visual Basic ein Computerprogramm. Sie setzen zum ersten Mal eine Entscheidungstabelle in ein Computerprogramm um. Hierbei lernen sie die Formularelemente CheckBox und OptionButton sowie deren Handling in der Programmiersprache kennen.Da die Aufstellung einer Entscheidungstabelle zu Stundenbeginn für die Schülerinnen und Schüler eine Wiederholung darstellt, wird ihnen aus Gründen der Zeitökonomie ein Lösungsraster vorgegeben. Vorkenntnisse in Visual Basic (Selektion, Logische Operatoren) müssen vorhanden und die Aufstellung und Konsolidierung von Entscheidungstabellen bekannt sein. Einsatz der Materialien Vorkenntnisse in Visual Basic (Selektion, Logische Operatoren) müssen vorhanden und die Aufstellung und Konsolidierung von Entscheidungstabellen bekannt sein. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen aus der Situationsbeschreibung Bedingungen und Aktionen im Zusammenhang mit Lieferung und Rabattberechnung ableiten, aus diesen Bedingungen und Aktionen eine Entscheidungstabelle aufstellen, die Entscheidungstabelle unter Einsatz des Irrelevanzzeigers ("-") konsolidieren, aus der Entscheidungstabelle ein Visual Basic-Formular mit den Elementen OptionButton und CheckBox entwickeln die Codierung in Visual Basic durchführen und hierbei erkennen, dass als grundlegende Programmstruktur die mehrseitige Auswahl zu benutzen ist, den AND-Operator zur Verknüpfung von Bedingungen einsetzen, die MSGBOX-Funktion zur Ausgabe der einzelnen Aktionen benutzen. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen zur Problemlösung erforderliche Sachinformationen selbständig analysieren und aufbereiten, die Fähigkeit und Bereitschaft erweitern, bei der Entwicklung von Anwendungssystemen Dokumentationstechniken einzusetzen und die dokumentierte Problemlösung unter PC-Einsatz umsetzen. Thema Aufstellung einer konsolidierten Entscheidungstabelle zur Rabattberechnung und deren Umsetzung in ein Computerprogramm mit der Programmiersprache Visual Basic Autoren Ursula Hahn, Armin Hahn Fach Anwendungsentwicklung Zielgruppe IT-Berufe, Wirtschaftsgymnasium Lernfeld "Entwickeln und Bereitstellen von Anwendungssystemen" für die Berufe Informatikkaufmann/-frau und IT-Systemkaufmann/-frau Zeitumfang eine Unterrichtsstunde Technische Voraussetzungen Schüler-PCs, Visual Basic bzw. VBA Planung Rabattberechnung Armin Hahn ist am Berufskolleg des Rhein-Sieg-Kreises in Siegburg tätig. Da die Aufstellung einer Entscheidungstabelle zu Stundenbeginn für die Schülerinnen und Schüler eine Wiederholung darstellt, wird ihnen aus Gründen der Zeitökonomie ein Lösungsraster vorgegeben. Im Gegensatz dazu ist das anschließende, bei der Umsetzung der Entscheidungstabelle in ein Computerprogramm verwendete Informationsblatt nicht bis ins kleinste Detail vorstrukturiert, sondern enthält nur die grundlegenden Informationen zur Entwicklung des Computerprogramms. Diese Situation entspricht der betrieblichen Praxis, auf die die Schülerinnen und Schüler gemäß Lernfeld 6 vorzubereiten sind und in der nur selten alle relevanten Informationen bis ins Detail vorstrukturiert sind. Die Informationsbeschaffung und -strukturierung muss im Rahmen der unterrichtlichen Erarbeitungsphase - ebenso wie im Betrieb - durch Teamarbeit mit Mitschülern beziehungsweise Kollegen erreicht werden. Ergebnispräsentation Die abschließende Schülerpräsentation des Computerprogramms findet unter Einsatz des im Computerraum installierten Beamers statt. Dies hat den Vorteil, dass sowohl der Ablauf des Programms als auch dessen Codierung gezeigt werden können, wodurch die Anschaulichkeit der Problemlösung erhöht und eine nachhaltige Lernerfolgssicherung bewirkt werden.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co.
  • Sekundarstufe II

Geburtstags-Logical

Rätsel & Knobeleien

Geburtstags-Logical für Ihre Schülerinnen und Schüler, um das logische Denken zu trainieren. Die Lösung finden Sie hier .

  • Mathematik / Rechnen & Logik / Fächerübergreifend
  • Primarstufe, Sekundarstufe I

Fußball-Knobelei

Rätsel & Knobeleien

Mathematisches Fußballrätsel für Schülerinnen und Schüler, um das logische Denken zu trainieren. Die Lösung finden Sie hier .

  • Mathematik / Rechnen & Logik
  • Primarstufe, Sekundarstufe I
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