In diesem Fachartikel zum Thema "Unterrichtsgestaltung mit Programmierung und Robotik" geben Lehrbeauftragte Tipps, wie sie Schülerinnen und Schüler zum Coden motivieren. Um das Programmieren für Kinder schmackhaft zu machen, braucht es spannende Projekte und viel Zeit. Der Artikel stellt Ideen vor, die über den Bau der obligatorischen Homepage hinausgehen. Die Covid-Pandemie treibt die Digitalisierung mit Wucht voran. Alle Lebensbereiche, auch die Schule, weichen derzeit auf das Virtuelle aus, Online-Unterricht mit Teams und Zoom ist in aller Munde. Lernen ist dabei allerdings nur ein Teil der digitalen Realität der Schülerinnen und Schüler – und oft der Kleinere. Dazu kommen YouTube, TikTok, Fortnite, WhatsApp und viele andere virtuelle Vergnügungs- und Begegnungsstätten. Gut, wer sich jetzt ein wenig damit auskennt und auch die Gefahren einschätzen kann, Stichwort Digitale Kompetenz . "Warum zeigt YouTube mir und nicht meinen Freunden dieses Video? Oh, andere kauften auch gleich diese Produkte? Und warum in aller Welt verbringe ich meine Tage damit, Handyfotos zu liken?" Wir leben in einer zunehmend komplexen Welt und wer hinter die Kulissen schauen kann, versteht eher, was vor sich geht – und wann er oder sie manipuliert wird. Programmieren – plötzlich Teamsport Einer der besten Wege, hinter den digitalen Vorhang zu schauen, ist sich mit dem Thema Programmieren zu beschäftigen. Für die älteren Schülerinnen und Schüler in der Berufsfindungsphase sind sicherlich zusätzlich die guten Berufsaussichten in der Softwareentwicklung von Interesse. Die geburtenstarken Jahrgänge gehen nach und nach in Rente und der Fachkräftemangel in der IT verschärft sich. Erfreulicherweise hat sich das Berufsbild des Programmierers und der Programmiererin in den letzten Jahren gewandelt, und ist dank agiler Methoden wie Scrum inzwischen ein Teamsport geworden. Gute Gründe also, sich auch in der Schule mit dem Thema Programmieren zu beschäftigen – was ja auch längst passiert. Über das Wie scheiden sich allerdings noch die Geister. Visuelles Programmieren: Scratch & Co. Von außen gesehen erscheint das Thema Programmieren zunächst einmal zu groß, um es in wenigen Schulstunden pro Woche adäquat lehren und lernen zu können. Genauso gut könnte man versuchen, Medizin als Schulfach einzuführen. Es gilt also, zumindest bei jüngeren Schülerinnen und Schülern erstmal zu abstrahieren und die Zeitfresser Quellcode und Syntax außen vor zu lassen. In den letzten Jahren sind dazu "bildungsorientierte visuelle Programmiersprachen" wie Scratch oder Open Roberta erschienen, die mit allerhand bunter Grafik den Einstieg erleichtern und grundlegende Konzepte wie Verzweigungen oder Wiederholungen sehr gut ohne Quellcode vermitteln. Einstieg in die Robotik Ganz ähnlich funktionieren die Mindstorm-Baukästen von Lego. Auch hier lassen sich grafisch Programme in Form von Ablaufplänen schreiben und auf einen Computer übertragen. Der Computer ist in diesem Fall recht mobil und da er mit dne enthaltenen Sensoren, Servos und Dioden kommunizieren kann, ist er perfekt für eine Robiktik-AG geeignet. Schülerinnen und Schülern kann mit diesen Tools ohne Probleme die Idee des Programmierens und wichtige Konzepte dahinter vermittelt werden. Aber natürlich haben diese vorgefertigten Lösungen Grenzen: Wenn das Wort Robotik fällt, haben viele Lernende dann doch eher an C3PO gedacht und weniger an das Abfahren einer aufgemalten Strecke. Wenn diese Grenzen erreicht sind, wird es Zeit für Alternativen. Für einen intuitiven Einstieg eignet sich der Kurs Robotik Kinder . Raspberry Pi, der Tausendsassa Weg vom Baukasten, hin zum offenen System mit unbegrenzten Möglichkeiten führt kein Weg am Raspberry Pi vorbei. Damit lassen sich die ersten Schritte unter dem offenen Betriebssystem Linux machen, aber natürlich auch "richtig" programmieren. Die als leicht zu lernen geltende Sprache Python ist die bevorzugte Programmiersprache des Pi. Mit der kostenlosen Entwicklungsumgebung Idle können Schülerinnen und Schüler die ersten Programme in professioneller Umgebung schreiben. Hier arbeiten Sie mit dem Quellcode, so wie sie es nach wie vor der Standard in der Softwareentwicklung ist. Dieser wenig spielerische Ansatz mag einige Schülerinnen und Schüler zunächst überfordern – aber vielleicht braucht es genau die Faszination des "Echten", um andere dafür zu begeistern. Die Freude, wenn ein Programm nach zahlreichen Versuchen endlich fehlerfrei läuft, die mathematische Schönheit von Quellcode, ein raffinierter Algorithmus, womöglich erste Ideen von Softwarearchitektur – hier lockt das wirkliche Coding-Abenteuer. Unterstützend kann dabei eine Online-Nachhilfe sein. Der Pi bietet mit seiner GPIO, einer umfangreichen Hardware-Schnittstelle, darüber hinaus auch die Möglichkeit, unzählige Module anzuschließen und per Programm anzusprechen. Mithilfe eines Breadboards (eine Art Steckbrett) geht das ganz ohne Löten und lässt sich hervorragend mit der Elektronik im Physik-Unterricht zusammenbringen. Arduino, ESP und Raspberry Pi Pico Pi und Jetson enthalten komplette Linux-Betriebssysteme. Für einfache Elektronik-Basteleien genügen aber schon kleine Boards mit Mikroprozessoren wie Arduino, ESP32 oder den neuen Raspberry Pi Pico. Auch diese lassen sich einsteigerfreundlich in (Micro-)Python programmieren. Im Netz finden sich zahlreiche Anleitungen, wie man mit solchen Boards einen Multikopter (eine Drohne) baut. Jedoch muss es nicht gleich so anspruchsvoll sein: Wie wäre es zum Beispiel mit einer Luftqualitätsüberwachung mit Kohlendioxidsensor und Sirene bei Überschreiten eines Schwellenwerts? Die Bauteile sind unter 10 € erhältlich und dann klappt es auch mit dem Corona-Lüften. Motivation, Begeisterung und viel Zeit Softwareentwicklung braucht Motivation und Begeisterung und die weckt man am besten mit spannenden Themen. Die gerne benutzte Beschreibungssprache HTML zur Gestaltung von Webseiten ist da womöglich einen Tick zu einfach. Vielleicht springt der Funke mit einer "echten Programmiersprache" aus der Praxis und dazu spannenden Anwendungen eher über. Neben der Begeisterung braucht es viel Zeit. AGs und Leistungskurse bieten sich deshalb als bevorzugte Spielwiese an. Vielleicht lässt sich auch in fächerübergreifender Zusammenarbeit etwas Zeit gewinnen. Man könnte den Luftsensor beispielsweise im Chemie-Unterricht basteln und das neuronale Netzwerk als Joint-Venture im Mathe- und Informatik-LK starten.

Dieser Fachartikel zum Thema Freiarbeit liefert Lehrkräften wertvolle Praxistipps zur Installierung von Freiarbeitsphasen, die von der Klassenraumeinrichtung über geeignete Materialien hin zu Regeln und Ritualen reichen. Die Methode der Freiarbeit beruht auf Gedanken aus der Reformpädagogik und zählt zu den Konzepten des Offenen Unterrichts. Mithilfe der im Folgenden beschriebenen Schritte können Lehrkräfte individualisierten Unterricht implementieren, in dem die Schülerinnen und Schüler das Thema, die Methode, den zeitlichen Rahmen ihrer Arbeit, die Sozialform und den Einsatz der Lernmaterialien und Medien selbst bestimmen. Das Zutrauen der eigenen Steuerung des Lernprozesses fördert die Selbstständigkeit, Eigenverantwortung und unterstützt die Persönlichkeitsbildung. 1. Bestandsaufnahme machen Ist-Zustand Welche Möglichkeiten ergeben sich daraus? unbenutzte Möbel im Schulhaus zusätzliche Arbeitsplätze Ausweichmöglichkeit bei einem kleinen Klassenraum Auslagerung von Materialien breiter Flur leerstehende (Klassen-)Räume Im Kollegium ist eine Lehrkraft, die mit Freiarbeit vertraut ist. Erfahrungsaustausch Hospitation im Unterricht Eine Lehrkraft oder mehrere weitere Lehrkräfte möchten mit der Freiarbeit beginnen. gemeinsame Materialerstellung Materialaustausch Schulleitung ermöglicht phasenweise Doppelbesetzung in einer Klasse. Team-teaching FSJ-Kraft oder Referendarin beziehungsweise Referendar 2. Feste Zeitfenster festlegen Freiarbeit wird erst dann nutzwertig und von Schülerinnen und Schülern (sowie der Elternschaft) besser anerkannt, wenn sie regelmäßig stattfindet. Mögliche Varianten: ein Mal pro Woche zu einer bestimmten Zeit täglich im Rahmen eines offenen Anfangs für etwa 30 Minuten mehrmals die Woche während einer Zeitspanne von zwei bis drei Schulstunden anstelle des regulären Mathe- und Deutschunterrichts Für die Dokumentation (Mit welchen Materialien habe ich während der Freiarbeit gearbeitet? Bin ich mit etwas noch nicht fertig geworden?) sowie die Reflexion (Wie zufrieden bin ich mit meiner Leistung? Gab es Probleme? Habe ich jemandem geholfen?) sollte im Anschluss an die Freiarbeit Zeit eingeräumt werden. Das kann in schriftlicher Form wie beispielsweise dem Führen eines Freiarbeitsheftes und/oder dem Abhalten von Reflexionskreisen oder auch Einzelgesprächen stattfinden. Zusatztipp: Die Freiarbeitsmaterialien werden im Rahmen des normalen Unterrichts auch Schülerinnen und Schülern angeboten, die mit ihren sonstigen Aufgaben schon fertig sind und Wartezeiten hätten. 3. Klassenraum vorbereiten Damit während der Freiarbeit im Klassenraum gleichzeitig völlig unterschiedliche Tätigkeiten stattfinden können, muss er bewusst eingerichtet werden: Die Sitzordnung sollte einen schnellen Wechsel der Sozialformen ohne großes Umräumen ermöglichen. Halbhohe Regale können als Raumteiler, Steharbeitsplätze oder Ablageflächen für Material dienen. Fensterbänke, zusätzliche Tische, Pinn- oder Magnetwände sowie halbhohe Regale werden als Ausstellungsflächen genutzt. Tische in halbrunder, dreieckiger oder Trapezform stellen Arbeits- und Ausstellungsplätze dar. Schiebt man zwei Tische zusammen, entsteht schnell eine größere Fläche für Partnerarbeiten oder Besprechungen im Stehen. Ein Teppich, Teppichfliesen oder Tabletts auf Füßen ermöglicht/en das Arbeiten auf dem Boden. Ein Gruppentisch zum Basteln und/oder für Experimente sollte vorhanden sein. Das Bastelmaterial und (wenn vorhanden) das Waschbecken sollten in Reichweite sein. Eine Medienecke mit Computer, Tablet ermöglicht die Nutzung von Lernprogrammen/-Apps und das Schreiben von Texten. Eine Bücherecke kann darin integriert oder zusätzlich vorhanden sein. 4. Regalsystem einrichten Freiarbeitsmaterialien werden sinnvollerweise in offenen Regalen aufbewahrt. Dabei sollte die Lehrkraft Folgendes beachten: Die Regale oder Schänke sollten nur halbhoch sein. Andernfalls sollten die Materialien nur in den Fächern ausliegen, die auf Augenhöhe der Kinder sind. Die einzelnen Materialien liegen so aus, dass sie auf einen Blick zu sehen sind (nicht hintereinander angeordnet). Die Materialien werden übersichtlich und nach Lernbereichen getrennt dargeboten und sind je nach Altersstufe der Schülerinnen und Schüler noch beschriftet und/oder bebildert. Wird Material in verschiedenen Schwierigkeitsgraden angeboten, sollte das farblich oder mit entsprechenden Symbolen (zum Beispiel Feder = einfach, Stein = schwer ) gekennzeichnet sein. Die Schülerinnen und Schüler sollten möglichst ungehindert zum Material kommen (keine Schulranzen im Weg, recht breite Gänge zwischen den Stühlen). An einer Stelle im Klassenraum sollte sich ein Abgabeort befinden, an dem die Kinder zu korrigierende Materialien ablegen können, zum Beispiel in einer Plastikablage. Zusatztipp: Ist der Klassenraum recht klein, kann in einem Rollregal Material ausgelagert werden, sofern der Flur Platz dazu lässt oder sich ein anderer Abstellplatz dafür findet. 5. Material auswählen und bereitstellen Um verschiedenen Lerntypen und Leistungsunterschieden innerhalb einer Lerngruppe gerecht zu werden, sollten die Freiarbeitsmaterialien vielfältig sein. selbst hergestellte Lernspiele wie Dominos, Memorys, Klammerkarten, Lesepuzzles oder ähnliches Hilfsmittel wie Rechenschieber und -plättchen, Ziffern- und Buchstabenkarten und so weiter laminierte Arbeitsblätter, die mit abwischbaren Folienstiften bearbeiten werden Arbeitsblätter in Papierform käuflich erwerbliche Lernspiele (zum Beispiel Logico, Palet) Lern-Apps und/oder PC-Lernprogramm Lexika und Wörterbücher sowie Sachkarteien gegebenenfalls Musikinstrumente eventuell auch kleine Sportmaterialien wie Seile, Bälle und so weiter Die Materialien sollten bestimmte Kriterien erfüllen: verschiedene Sozialformen: Material für die Einzel-, Partner- und Gruppenarbeit Handlungsorientierung ermöglichen, zum Beispiel Experimente, geometrische Körper bauen Lernen mit allen Sinnen, zum Beispiel Fühlsäckchen, Geräuschmemory Niveaudifferenzierung Weitestgehend selbst erklärend Aufforderungscharakter: schönes Layout, Farbdrucke, kindgerechte Ausgestaltung Selbstkontrolle ist vorrangiges Prinzip Eindeutigkeit: Lernspiele mit einer Lösung (zum Beispiel Domino mit Start- und Ende-Karte) Der Artikel " Montessori-pädagogische Lernmaterialien: durch die Handlung zur Erkenntnis " bietet weitere Hintergrundinformationen zur Gestaltung von Freiarbeitsmaterialien nach Montessori. 6. Regeln festlegen Regeln fördern einen reibungslosen Ablauf von offenem Unterricht. In unruhigen Klassen kann es sich anbieten, diese gleich vor Beginn der ersten Freiarbeitseinheiten vorzustellen. Ansonsten ist auch denkbar, sie erst beim Auftreten der ersten Probleme zum Thema zu machen. Die Lehrkraft kann der Lerngruppe die Regeln, die ihr für die Freiarbeit wichtig sind, vorstellen. Es ist sinnvoll, ein Regelplakat im Klassenraum aufzuhängen, das je nach Alter der Kinder noch mit Bildern ergänzt ist. Sind die Schülerinnen und Schüler schon älter, können sie auch in die Regelfindung eingebunden werden und die vorgestellten Regeln durch weitere ergänzen oder (in Kleingruppen) selbst Regeln formulieren. Beispiel für ein Regelplakat: Zusatztipp: In der Einführungsphase der Freiarbeit sollte die Lehrkraft besonders auf die Einhaltung der Regeln achten. Gravierende Regelverstöße (zum Beispiel nachlässiger Umgang mit dem Material, hohe Lautstärke) werden am besten umgehend thematisiert. Gegebenenfalls sollte die Freiarbeit ganz abgebrochen und am darauffolgenden Tag ein weiterer Versuch gestartet werden. 7. Rituale etablieren Es ist schön, die offene, selbstgesteuerte Freiarbeitsphase in einen geschlossenen Rahmen einzubetten. Freiarbeitslied : Die Lehrkraft spielt ein Lied von der CD/der Playlist ab oder lässt eine Spieluhr laufen, um den Beginn oder das Ende der Freiarbeitszeit anzukündigen. Nach Ablauf sollen alle ein Material ausgewählt oder die Sachen aufgeräumt haben. Freiarbeitscountdown : Der Timer des Handys/Tablets oder ein Küchenwecker mit Geräuschfunktion läuft während der Aufräumphase ab. Freiarbeitsklänge : Wird es zu laut oder muss die Lehrkraft etwas sagen, kann ein Klangsignal wie der Schlag auf eine Glocke, ein Tamburin oder eine Triangel eingesetzt werden. Auch schön ist es, wenn sie beginnt einen Rhythmus zu klatschen, in den dann nach und nach die gesamte Lerngruppe mit einstimmt. Wie Sie Ihren Schülerinnen und Schülern Feedback zu ihrem Arbeitsverhalten geben und ihre Arbeitsergebnisse bewerten können, erfahren Sie im Artikel Dokumentation, Kontrolle und Bewertung der Freiarbeit .