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Dieser Fachartikel zum Thema "Eigene Programme erstellen – Programmieren mit dem Calliope mini" beschreibt, wie bereits Kindern der Grundschule die Grundlagen des Programmierens näher gebracht werden können. Zum Programmieren wird der Mikrocontroller "Calliope mini" verwendet. Der Artikel wurde im Kontext des von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten Programms "Digitales Lernen Grundschule" entwickelt. Hintergründe zum Projekt Im Rahmen einer Explorationsstudie der Universität Bremen wurde mit dem Calliope mini gearbeitet. Dies ist ein sogenannter Mikrocontroller , der explizit dafür entwickelt wurde, Grundschulkindern erste eigene Programmiererfahrungen zu ermöglichen. Der Calliope mini kann puzzelnd programmiert werden. Das bedeutet, dass nicht direkt eine Programmiersprache zur Programmierung verwendet wird. Einzelne Programmier-Elemente in Form von Puzzleteilen werden zusammengesetzt. So können auch nur Teile zusammengesetzt werden, die funktional zusammenpassen. Der Mikrocontroller reagiert dann entsprechend der Programmierung auf Knopfdruck oder auf Umgebungsbedingungen wie Licht, Schütteln, Wärme oder seine eigene Lage und zwar indem er beispielsweise blinkt, Laufschrift anzeigt, etwas steuert oder Töne erzeugt. Benötigt werden ein Computer (Laptop, Tablet oder ähnliches), ein Calliope mini und eigene Ideen oder Anregungen. Insgesamt wurden im Projekt sechs Unterrichtsvorschläge entwickelt, deren Ziel es war, Grundlagen der Programmierung bereits im Grundschulalter begreifbar zu machen. Diese wurden in drei verschiedenen Schulen erprobt. Dabei sollte Verschiedenes in Erfahrung gebracht werden: Was brauchen Lehrkräfte, um mit Kindern im Grundschulunterricht zu programmieren? Was verstehen Kinder? Welche Ideen und Umsetzungen können sie in kleinen Teams selbstständig entwickeln? Welche Randbedingungen sind nötig, um den Calliope mini erfolgreich im Deutsch-, Sach- oder Mathematik-Unterricht einzusetzen? Die Unterrichtseinheiten wurden in insgesamt sechs Module eingeteilt. Modul 1 dient dabei der Einführung "Was ist Programmieren?" Die übrigen fünf Module lassen sich weitestgehend unabhängig voneinander durchführen. Als Basis ist jedoch immer die Durchführung des ersten Moduls empfohlen. Informatische Bildung in der Grundschule Die Schülerinnen und Schüler der heutigen Generation wachsen als Digital Natives auf. Technik gehört rund um die Uhr zum Alltag vieler Kinder. Die reine Nutzung der Geräte führt jedoch nicht zu einem Grundverständnis der Funktionsweisen . Es bietet sich also an, informatische Konzepte bereits in der Grundschule einzuführen. Dies soll durch forschendes Lernen, algorithmisches Denken und vor allem lebensweltnah umgesetzt werden. Türen, die sich öffnen, wenn man sich ihnen nähert, Rolltreppen, die anspringen, wenn man sie betritt, Bedarfsampeln, Apps auf dem Smartphone – wir alle begegnen im Alltag oft unbewusst programmierten Funktionen und Geräten. Wie Steuerungen für Geräte aufgebaut sind und was nötig ist, um per Knopfdruck eine Laufschrift zu starten, können Kinder am besten erfahren, indem sie selbst solche Programme erstellen. Der Calliope mini lässt sich beispielsweise so programmieren, dass er als Alarmanlage für eine Schatztruhe eingesetzt werden kann: Wenn der Deckel der Truhe geöffnet wird, fällt Licht auf den Lichtsensor und ein Warnton ist zu hören. Unterrichtsvorschlag "Sensoren und Aktoren (Alarmanlage)" Im Folgenden wird eine Einheit aus den Handreichungen (siehe Linkliste am Ende der Seite) exemplarisch dargestellt. Dabei wird gezeigt, wie Schülerinnen und Schüler der Grundschule mit dem Calliope mini eine kleine Alarmanlage produzieren . Diese lässt sich fächerübergreifend in den Sachunterricht einbetten und ist auf etwa zwei Unterrichtsstunden ausgelegt. Ziel der Einheit ist es, dass Schülerinnen und Schüler den Unterschied zwischen Sensoren und Aktoren begreifen. Sensoren können Dinge erfassen, zum Beispiel ein Temperatur-Sensor. Aktoren können hingegen Dinge bewirken. Ablauf Nach einem Einstieg kann ein Gespräch darüber folgen, welche Sensoren und Aktoren den Schülerinnen und Schülern aus ihrem Alltag bekannt sind. Mögliche Antworten sind hier Türen, die sich automatisch bei Annäherung öffnen oder Straßenlaternen, die anfangen zu leuchten, wenn es dunkel wird. Anschließend erfolgt die Definition der Begrifflichkeiten und wie diese in Beziehung zueinander stehen. Daraufhin beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Lichtsensor: Diesen können die Lernenden auf dem Calliope mini identifizieren. Zudem erfolgt eine Einteilung, ab welchen Werten Licht hell und ab welchen es dunkel ist. Nach der theoretischen Einführung besprechen die Schülerinnen und Schüler, wofür eine Alarmanlage genutzt werden kann: Haustür, Tresor oder auch Keksdose. Somit kann auf andere Sensoren eingegangen werden (Lichtsensor, Lagesensor). Es ist in allen Einheiten üblich, dass mit den Schülerinnen und Schülern gemeinsam überlegt wird, welche Bausteine sie für nun für die Programmierung benötigen. Der entsprechende Code wird abschließend auf dem Calliope mini gesichert und kann beispielsweise an einer Box oder einem Schuhkarton getestet werden. Didaktisch-methodische Hinweise und Empfehlungen Es erscheint sinnvoll, wenn diese Unterrichtseinheit in eine kleine Geschichte eingearbeitet wird, zum Beispiel: " Stellt euch vor, ihr habt eine Box, in der ihr etwas sehr Wertvolles aufbewahren wollt. Ihr möchtet nicht, dass eine andere Person an den Inhalt eurer Box kommt. Deshalb möchtet ihr eine Alarmanlage programmieren, um eure Box zu schützen. Was benötigt ihr dafür? " Die Geschichte kann natürlich entsprechend der aktuellen Unterrichtsthemen angepasst und verändert werden. Dies gilt auch für die Programmierung: Soll der Alarm losgehen, wenn die Box geöffnet wird oder bereits, wenn die Box bewegt wird? Einen detaillierten Ablaufplan, Arbeitsblätter und nähere Erläuterungen finden Sie in der folgenden Linkliste. Dort sind auch alle weiteren Unterrichtsvorschläge mit den entsprechenden Handreichungen zu finden.

Dieser Erfahrungsbericht über den Einsatz der App NOTYZ als Informationsplattform "von Schule für Eltern" soll neugierig machen und andere Schulen ermutigen, auf einfache Art und Weise Mitteilungen und Termine an die Elternschaft papierlos weiterzugeben. Notyz: unsere eigene Nachrichten-App an der Grundschule Wittelsberg Anfang September, kurz nach Schuljahresbeginn, hat unsere Schule die kostenlose und werbefreie App "notyz" entdeckt. Dank notyz können wir Informationen und Termine, die vorher in Form von Elternbriefen, also in Papierform, an die Elternschaft weitergeleitet wurden, den Eltern nun ganz schnell und unkompliziert digital zur Verfügung stellen. Zu den Informationen, die über den Informationskanal unserer Schule in notyz verbreitet werden, haben lediglich das Kollegium und die Eltern Zugang, da man sich mit einem durch die Schule zur Verfügung gestellten Code einloggen muss. So kann jede Schule ihren ganz eigenen Schul-Kanal erstellen und Informationen darüber datenschutzkonform in einem geschützten Bereich verbreiten. Der eigene Schul-Kanal kann dabei ganz invidivuell gestaltet und komplett an das Design der Schule angepasst werden - mit dem Namen der Schule, dem Schul-Logo und den Schul-Farben sowie natürlich auch einem eigenen Impressum. Funktionen der App Eigener Schul-Kanal in notyz Die notyz-App ist einfach aufgebaut. Der individuelle Schul-Kanal kann in bis zu sechs Bereiche unterteilt werden (an unserer Schule zum Beispiel "Info", "Klassen", "Termine", "Team" und "Menü"), sodass Eltern sich leicht zurechtfinden. Jede Kategorie kann dabei wiederum in Unterkategorien unterteilt werden. Somit ist jede Schule frei, ihren Schul-Kanal nach den eigenen Bedürfnissen selbst zu gestalten. Unsere Schule nutzt die notyz-App vorrangig, um Eltern über die Termine des laufenden Schuljahres zu informieren, aber auch um wichtige aktuelle Informationen (wie Informationsabende, Schulausflüge, Ferienzeiten und allgemeine, die Schule betreffende Informationen) auf einem schnellen und unkomplizierten Weg an die Eltern weiterzuleiten. Im Bereich "Klassen" führen wir Informationen speziell zu den einzelnen Schulklassen auf, sodass sich Eltern gezielt zu Aktivitäten der Klasse ihres Kindes informieren können. Dort bekommen auch Arbeiten der Kinder oder Projektergebnisse der Klasse ihren ganz eigenen Platz, der nur der Elternschaft zugänglich ist - anders als etwa auf einer Homepage. Der Punkt "Menü" hat den Vorteil, dass Eltern sich hier im Voraus über den Essensplan der Mittagsbetreuung für die kommende Woche informieren können. Im Bereich "Team" hat das Kollegium die Möglichkeit sich vorzustellen und entsprechende Schwerpunkte und Aufgaben von einzelnen Kolleginnen und Kollegen darzustellen. Auch die Sprechzeiten der Lehrerinnen und Lehrer können dort veröffentlicht werden. Der Lehrer-Online-Kanal in notyz erweitert das Angebot Vor Kurzem ist notyz eine Kooperation mit Lehrer-Online eingegangen. Dadurch können die Inhalte von Lehrer-Online nun auch über die notyz-App genutzt werden. So können Schülerinnen und Schüler etwa ganz einfach über das Smartphone oder ein Tablet interaktive Übungen eigenständig durchführen und ihr Können auf die Probe stellen, indem sie zum Beispiel ein Quiz bearbeiten. Lehrerinnen und Lehrer können durch die Kooperation von notyz und Lehrer-Online außerdem nun auf einfachstem Weg - nämlich in der App selbst - Unterrichtsmaterialien für ihr Fach beziehungsweise zu einem bestimmten Thema recherchieren und in ihren Unterricht einbeziehen. Die Unterrichtsvorbereitung wird damit vereinfacht, und die Informationen und Materialien sind durch den Einsatz digitaler Medien vielseitig im Unterricht nutzbar. Unterhaltsames für Lehrkräfte, Schülerinnen und Schüler sowie für deren Eltern hat der Kanal von Lehrer-Online in der notyz-App auch zu bieten: etwa Blog-Beiträge aus dem Lehrerleben , lustige Schülersprüche und Lehrerwitze , Cartoons über den Schulalltag oder die Bildungspolitik und vieles mehr. Zur Weiterbildung können Lehrkräfte über den Lehrer-Online-Kanal in notyz außerdem auf die methodisch-didaktischen Fachartikel von Lehrer-Online zu den unterschiedlichsten Themen zugreifen. Sowohl für Lehrerinnen und Lehrer als auch für Eltern dürften außerdem die aktuellen Schulrechtsfälle des Themenportals lo-recht interessant sein, auf die sie auch aus der App heraus zugreifen können. Kanäle in notyz einrichten und verwalten Die Installation des eigenen Schul-Kanals und des Lehrer-Online-Kanals in notyz ist ganz einfach: In der App können die Nutzerinnen und Nutzer von notyz über das Schlüssel-Symbol oben links den von ihrer Schule zur Verfügung gestellten Code des jeweiligen Schul-Kanals sowie den Code "Lehrer-Online1" eingeben und dann je nach Bedarf zwischen den Kanälen hin und her schalten. Der Lehrer-Online Kanal lässt sich darüber hinaus auch direkt über die sechste Kachel (unten rechts) automatisch aktivieren. Fazit Die notyz-App ist kinderleicht zu bedienen und wird vom Kollegium und von der Elternschaft sehr gut angenommen. Die Rückmeldungen aus der Schulelternbeiratssitzung waren durchweg positiv, und die Eltern haben sich auch bei der Diskussion mit eingebracht, wie man die App noch effektiver im Schulalltag einsetzen kann. Diese Vorschläge aus der Elternschaft wurden anschließend in unserem Schul-Kanal in notyz aufgenommen, um so eine noch breitere Masse der Eltern zu erreichen. Die frühere Zettelwirtschaft hat dank unserem eigenen Schul-Kanal endlich ein Ende, und wir sparen dadurch viel Zeit und Geld. Der Lehrer-Online-Kanal in notyz bietet unserem Kollegium außerdem viele Inspirationsmöglichkeiten und Arbeitsmaterialien für die Unterrichtsvorbereitung und -durchführung. Für die Grundschule Wittelsberg ist die notyz-App eine Bereicherung, auf die wir nicht mehr verzichten möchten!

Dieser Fachartikel zu Algorithmen im Alltag verfolgt das Ziel, ein Verständnis für das Wesen eines Algorithmus zu entwickeln. Der Artikel wurde im Kontext des von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten Programms "Digitales Lernen Grundschule" entwickelt. Hintergründe zum Projekt Im Rahmen des Teilprojekts "Algorithmen im Alltag" entstand im Bereich Informatik der Universität Potsdam ein Leitfaden für Lehrkräfte. Hier werden Beispiele gezeigt, die der direkten Erfahrungswelt der Kinder entsprechen. Dabei finden sich immer wieder fächerverbindende Elemente zu den Inhalten des Deutsch-Unterrichts . Ziel dieses Projekts war es, dass die Kinder ein Verständnis für das Wesen eines Algorithmus entwickeln . Anknüpfend an eigene Alltagserfahrungen werden sie schrittweise und altersgerecht mit dem Wesen eines Algorithmus bekannt gemacht. Algorithmen entdecken und untersuchen Die Lebenswelt von Schülerinnen und Schülern ist nicht zuletzt durch Smartphones, soziale Netzwerke oder auch Sprachassistenten von Produkten der Informatik durchzogen. Die digitalen Systeme und Produkte treffen regelmäßig selbstständig Entscheidungen. Beispiele hierfür sind personalisierte Werbung oder automatisch generierte Wiedergabelisten bei Musikstreaming-Diensten. Diese Entscheidungen erfolgen über ausgeklügelte Algorithmen. Warum Algorithmen im Alltag? Auch fernab von der Informatik kommen Lernende immer wieder mit Algorithmen in Kontakt, zum Beispiel bei der Frage, wie mit möglichst wenigen Geldscheinen ein bestimmter Geldbetrag bezahlt werden kann. Doch auch bei sämtlichen Tätigkeiten und Vorgängen, die wir durchführen, ohne dass wir uns Gedanken über die Struktur der Abläufe machen, liegen Algorithmen zugrunde. Was sind Algorithmen? Eine einheitliche Definition des Begriffs existiert nicht und er wird in der Literatur unterschiedlich behandelt. Für die Grundschule reicht es jedoch aus, Algorithmen als eindeutige und präzise Handlungsvorschrift zum Lösen eines Problems zu verstehen. Diese Handlungsvorschriften bestehen aus Elementaranweisungen, die eine bestimmte Aktion oder Handlung vom Ausführenden erwarten. Dabei sind Algorithmen grundsätzlich in Abfolgen und Sequenzen strukturiert, wobei je eine Anweisung nach der anderen abgearbeitet wird. Mehrere gleiche Elementaranweisungen werden als Wiederholung zusammengefasst. Müssen bei komplexen Algorithmen Entscheidungen zwischen mehreren Alternativen getroffen werden, spricht man von Verzweigungen. Algorithmen beschreiben und verstehen Um Algorithmen als alltägliche Vorgänge zu entdecken und zu verstehen, bietet es sich an, diese zunächst zu beschreiben. Dies macht eine Kommunikation darüber erst möglich. Eine Beschreibung kann dabei die reale Welt nie vollständig abbilden. Die Beschreibung der Welt und auch von Algorithmen ist maßgeblich von der Wahrnehmung abhängig. Um diese individuellen Erfahrungen kommunizierbar zu machen, wird Sprache benötigt. Dies wird zum Beispiel bei der Beschreibung von Vorgängen sichtbar: Es wird ein Muster erkannt und dieses in einen Gesamtzusammenhang eingeordnet. Diese Muster im Gesamtzusammenhang können dabei als Algorithmus identifiziert werden. Die Beschreibung eines Vorgangs erfolgt dabei meist sehr kleinschrittig , wobei jeder Schritt und somit jede Teilhandlung in der Beschreibung auch einer real ausführbaren Handlung entspricht. Wie detailliert Teilhandlungen beschrieben werden oder beschrieben werden müssen, ist sowohl vom Verfasser als auch vom Adressaten abhängig. Ist beispielsweise das "Tee-Kochen" eine Teilhandlung, werden alle dazugehörigen Handlungen meist direkt verstanden (Wasserhahn öffnen, Teebeutel in die Tasse hängen und so weiter). Diese können jedoch auch einzeln als Teilhandlungen aufgefasst werden. Sobald eine Vorgangsbeschreibung dazu dient, andere Personen aufzufordern, ein Problem zu lösen oder einen Ablauf nachzumachen, kann die Beschreibung als Algorithmus aufgefasst werden. Von der Beschreibung zum Algorithmus Bei der Beschreibung von Algorithmen muss stets zwischen drei verschiedenen Abstraktionsebenen unterschieden werden: die Text-, die Bild- und die Befehlsebene. Textebene Fertigen Schülerinnen und Schüler beispielsweise eine Anleitung für das Kakao-Kochen an, könnte diese folgendermaßen aussehen: "Zunächst muss man einen halben Liter Milch abmessen und erwärmen. Danach muss man Kakao-Pulver hinzugeben." Hierbei wird bereits abstrahiert, indem der Vorgang versprachlicht wird: Alle subjektiv unwichtigen Informationen (Kühlschrank öffnen, Milch herausnehmen, Temperatur der Milch, ...) werden ausgelassen. Daran angeschlossen kann durch Bilder weiter abstrahiert werden. Bildebene Bei Bildern ist grundsätzlich zwischen zwei Arten zu unterscheiden: Bilder (Comics, Karikaturen, ...) und Abbilder (zum Beispiel Fotos). Ein Abbild kann nur wiedergeben, aber nicht beschreiben. Karikaturen haben aber auch immer einen beschreibenden Charakter. Werden Vorgänge durch Bilder beschrieben, wird deutlich, welche Schritte der Algorithmus durchläuft. Bilder können jedoch nie alle Informationen zeigen, die in einem Text enthalten wären. Somit wird hier eine weitere Abstraktionsstufe erreicht. Bilder allein reichen jedoch nicht unbedingt, um Schülerinnen und Schülern zu zeigen, dass hinter alltäglichen Prozessen Algorithmen versteckt sind. Befehlsebene Die nächste Stufe könnte sein, für die Bilder einzelne Überschriften in Befehlsform zu finden. Am Beispiel des Kakao-Kochens könnte das sein: "Nimm einen Messbecher und miss 500 ml Milch ab!". Diese Abstraktionsebene sollte nun alle typischen Merkmale eines Algorithmus beinhalten und erfassen. Anregungen für den Unterricht Hilfreich ist es zunächst, die Ausgangslage der Schülerinnen und Schüler zu reflektieren. Das gelingt in besonderer Weise mithilfe der Checkliste (siehe Download). Um ein Gefühl für den Folge-Aspekt eines Algorithmus zu gewinnen, bietet sich ein Ausgangsbeispiel an. Algorithmen werden häufig vor allem mit der Mathematik verknüpft. Bei dem Ausgangsbeispiel handelt es sich aber idealerweise um einen außermathematischen Algorithmus . Mit diesem Beispiel wird die Angst vor dem Begriff des Algorithmus genommen und gleichzeitig auch gezeigt, dass Algorithmen nicht zwangsläufig nur in der Mathematik vorkommen. Ein einfaches Einstiegsbeispiel – beispielsweise das Teekochen (siehe Arbeitsblatt) – bildet hierfür die Basis. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in Kleingruppen mit bis zu vier Kindern. Zunächst erhalten sie die Bilderfolge auf farbigem Tonpapier (Bild 1: Tasse wird aus Schrank genommen: gelb; Bild 2: Teebeutel wird genommen: blau, Bild 3: Wasserkocher wird befüllt: pink). Hierzu äußern sie sich spontan und schreiben einen kurzen Text dazu. Danach lesen sie den Text und markieren die drei Handlungen im Text mit der passenden Farbe: Tasse aus dem Schrank: gelb Teebeutel aus der Kiste: blau Wasser in den Wasserkocher: pink Anschließend erhalten sie die drei Satz-Streifen auf farbigem Tonpapier. Diese wurden zuvor von der Lehrkraft in ausreichender Menge erstellt. Nimm die Tasse! (gelb) Nimm den Teebeutel! (blau) Fülle den Wasserkocher! (pink) Mit jeder Abstraktionsebene wird die Beschreibung reduziert und dadurch die Bedeutsamkeit der Reihenfolge der einzelnen Schritte hervorgehoben. Auch können die Kinder eine eigene Foto-Sequenz zum Tee-Kochen mithilfe eines Tablets entwickeln. Sie erstellen eine Bilder-Sequenz hierzu, drucken diese aus und versehen diese mit den passenden Satz-Streifen. Darüber hinaus trainieren die Schülerinnen und Schüler abschließend das Bilden von Imperativsätzen.