Der Calliope mini als smarter Coach im Sportunterricht

Unterrichtseinheit

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.

  • Informatik / Wirtschaftsinformatik / Computer, Internet & Co. / Technik / Sache & Technik / Sport / Bewegung / Fächerübergreifend
  • Primarstufe, Sekundarstufe I
  • 6 bis 10 Unterrichtsstunden
  • kooperatives Lernen, Arbeitsheft, Lehrerheft

Beschreibung der Unterrichtseinheit

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.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

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).

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Vermittelte Kompetenzen

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.

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Andreas Hauter-Frey

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Herausgeber

Die Zukunft des MINT-Lernens

Die Materialien sind im Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens" der Deutsche Telekom Stiftung entstanden.

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