Programmieren im Sachunterricht

Kann ein Computer etwas messen? Kann er zählen? Kann er rechnen? Kann er fühlen?

Grundschulkinder arbeiten kreativ mit dem Calliope mini. © Lars Pelz, Lizenz CC-BY-SA-3.0 de

Grundschulkinder nutzen Scratch im Sachunterricht. © Lars Pelz, Lizenz CC-BY-SA-3.0 de

Programmieren im Sachunterricht

In vielen Bereichen des Sachunterrichts kann das Programmieren sinnvoll die Bearbeitung eines Themenfeldes unterstützen. Die hier verfügbaren Unterrichtsvorschläge beziehen sich auf konkrete Inhalte des Rahmenlehrplans für Berlin und Brandenburg.

Von konkreten Sachsituationen (z. B. Verkehrszählung oder Hilfen für Sehbehinderte) ausgehend können die Kinder Ideen entwickeln, wie das kleine Gerät als Hilfsmittel oder als Messinstrument dienen kann. Daran schließt sich das zielgerichtete Programmieren auf unterschiedlichen Niveaustufen an.

Die Kinder erzielen schnelle Erfolge beim Erstellen sehr einfacher Programme mit Hilfe vorgegebener Programmelemente. Anschließend wählen sie weitere Problemstellungen und ergänzen ihre Programme um weitere Funktionen. Dabei setzen sie sich mit Möglichkeiten, Grenzen und Risiken von Computern auseinander.

Zusätzlich zu den Materialien bieten wir regelmäßig Fortbildungen an. Informationen finden Sie unter „Aktuelle Veranstaltungen“.

Materialien zum Download

Alle Materialien werden als OER (open educational resources) unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 veröffentlicht und können daher frei kopiert und verändert werden, solange Sie die Namen der ursprünglichen Autoren angeben.

Sehtest

Die Schülerinnen und Schüler programmieren einen Sehtest mit Zufallsgenerator – entweder mit iPad oder Calliope mini.
iPad mit Scratch: Kleine Zufallszahlen werden angezeigt und sollen erkannt werden. Mit Hilfe der Videoerfassung kann erkannt werden, ob die Zahl richtig gelesen worden ist.
Zwei Calliope minis: Mit einem Calliope mini (1) wird die Anzeige einer Zufallszahl auf einem anderen Calliope mini (2) ausgelöst (per Funk). Anschließend gibt Calliope mini (1) eine Rückmeldung darüber, ob die Zahl richtig erkannt worden ist.

Verkehrszählung

Die Schülerinnen und Schüler planen eine Verkehrszählung in ihrer Schulumgebung. Statt einer Strichliste verwenden sie einen Calliope mini oder ein Tablet mit der App Scratch. Dafür planen sie zunächst gemeinsam die Verkehrszählung und entscheiden, was das Gerät für sie erledigen soll. Dann programmieren sie den Minicomputer/das Tablet.

Nach einer ersten Erprobung im Klassenraum führen die Schülerinnen und Schüler eine Verkehrszählung innerhalb der Schulumgebung durch und werten sie anschließend gemeinsam aus.

Microsoft Word - Lernaufgabe_Verkehrszählung_v1_jul_23.docx

Wie Computer lernen

Wer schon einmal im Internet nach einer Information gesucht oder mit einem Lautsprecher gesprochen hat, der nutzte dafür einen trainierten und lernenden Computer. Dabei gibt es Gemeinsamkeiten zum menschlichen Lernen.
Die Schülerinnen und Schüler trainieren in dieser Lernaufgabe auf „machinelearningforkids.uk“ ein KI-System mit Hilfe selbst gezeichneter Verkehrszeichen. Daraus entwickelt der Computer durch Training ein eigenes Modell und kann damit die Bedeutung der Verkehrssymbole identifizieren.

Schulwege

Die Schülerinnen und Schüler orientieren sich zunächst gemeinsam auf dem Schulwegplan ihrer Schule. Sie versuchen, die Längen ihrer Schulwege mit Hilfe der Karte zu ermitteln.
Anschließend programmieren sie in Scratch ein Programm, mit dem sie die Weglängen messen und vergleichen können. Dafür programmieren sie eine Scratch Figur so, dass sie auf dem digitalen Schulwegplan Wege abschreiten kann. In einer Variable wird die Anzahl der benötigten Schritte gezählt.

Schatzsuche

Das drahtlose Senden und Empfangen digitaler Nachrichten ist Teil der Lebenswelt fast aller Kinder. Sie nutzten dafür selbstverständlich digitale Geräte. Dass die genutzten Geräte in Funk-Kommunikation mit wechselnden Sendemasten oder verschiedenen Routern stehen, ist ihnen äußerlich nicht anzusehen. Auch nicht, dass sie dabei sowohl als Sender als auch als Empfänger agieren.

Das Material leitet Schülerinnen und Schüler zum selbstständigen Umgang mit dem Calliope mini an. Es wird ein Schatz-Detektor mit dem integrierten Funkmodul programmiert. Anschließend können verschiedene Versuche unternommen werden, den mit einem Calliope-mini-Sender ausgestatteten Schatz zu finden.

Alarmanlage

Jede Alarmanlage benötigt einen Sensor, der die Annäherung einer unerwünschten Person registriert. In dieser Aufgabe ist hierfür ein Lagesensor zuständig, wie er in jedem Smartphone zum Einsatz kommt. Die Kinder nutzen ihn zum Beispiel, wenn sie Spiele-Apps bedienen. Auf dem Calliope mini ist der Lage-Sensor gut sichtbar. In dieser Aufgabe lernen die Kinder ihn als alltagsrelevanten Sensortyp kennen. Das drahtlose Senden und Empfangen digitaler Nachrichten ist heutzutage Teil der Lebenswelt fast aller Kinder. Viele digitale Geräte arbeiten mit drahtloser Kommunikation.

Das vorliegende Material leitet Schülerinnen und Schüler zum selbstständigen Umgang mit dem Calliope mini an. Es wird ein Bewegungsmelder mit dem integrierten Funkmodul programmiert, der an einer Türklinke befestigt werden kann. Anschließend kann ein Calliope-mini-Empfänger ein Alarmsignal abgeben, wenn sich die Lage des Bewegungsmelders ändert.