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Mit Robotern die Welt der IT «be-greifen»

06.05.2019
Beitrag von Edith Illi, Leiterin Didaktisches Zentrum
Leiterin Didaktisches Zentrum
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Schülerinnen und Schüler nutzen Informationstechnologien ständig. Auch wenn Kinder dabei keine Berührungsängste zeigen, gibt es für sie in unserer hochtechnologisierten Welt einen grossen Klärungsbedarf für technische Phänomene. Dieser Realität stellt sich die Schule mit dem Lehrplan 21. Robotik bietet sich an, die Welt der Informatik zu «be-greifen». Welches Unterrichtsmaterial findet sich im Kanton Zug dazu?

Von Edith Illi*

Der Informatikunterricht muss eigene Erfahrungen ermöglichen. Nur wenn sich junge Menschen selber direkt mit ihnen auseinandersetzen, können sie die Möglichkeiten und Grenzen sowie Chancen und Risiken von modernen Informations- und Kommunikationstechnologien verstehen. Eine geradezu ideale Form für diese direkten Erfahrungen ist die Robotik.

Robotik
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Dies ist kein Plan für eine Schnitzeljagd. Es sind auch nicht die Geheimgänge der Cheops-Pyramide. Wenn die Schülerinnen und Schüler solche Malereien erschaffen, dann hat die Robotik im Schulzimmer Einzug gehalten. Diese spannende Entwicklung ist Teil der Umsetzung des Lehrplans 21.

Mit der Einführung des Lehrplans 21 hat sich auch die Landschaft im Didaktischen Zentrum verändert. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Fachpersonen wurden aktuelle Medien, unter anderem zur Robotik, ins Sortiment aufgenommen, so dass sie von den Lehrpersonen im Unterricht eingesetzt werden können. Die Medienpakete zur Robotik stehen seit einigen Monaten den interessierten Lehrerinnen und Lehrern zur Verfügung.

Vorgaben des Lehrplans 21 und Kursangebote
von Ursula Schwarb, Fachschaftsleiterin Medienbildung und Informatik, PH Zug

Mit der Einführung des Lehrplans 21 im Kanton Zug im Schuljahr 2019/20 zieht ein neues Fach in die Schulstuben ein: Medien und Informatik. Besonders neu für die Volkschule ist der Fachbereich «Informatik». Es handelt sich dabei jedoch nicht um Computeranwendungskompetenzen! Informatik gemäss Lehrplan 21 will, dass Schülerinnen und Schüler verstehen, was für Prozesse in einem Computer ablaufen («Computational Thinking»).

Auch wenn mit der Robotik nicht alle Teile des Lehrplans Informatik abgedeckt werden können, so erwerben Schülerinnen und Schüler im Umgang mit stufengerechten Robotern (siehe weiter unten im Artikel) wesentliche Kompetenzen: Sie begreifen die grundsätzliche Funktionsweise von Informatiksystemen (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) und verstehen das Prinzip von Algorithmen, indem sie einen bestimmten Roboter in einer kindgerechten Programmiersprache programmieren. Weil Roboter Handlungsorientierung und viel Gestaltungsspielraum bieten, unmittelbar reagieren und dadurch sehr ansprechend sind, sind sie wichtige didaktische Mittel, um abstrakte Konzepte der Informatik für Kinder «be-greifbar» zu machen.

Entsprechend der Bedeutung der Robotik für die Vermittlung von Informatik in der Volksschule werden Roboter auch in den Lehrerinnen- und Lehrer-Weiterbildungen der PH Zug zu Medien und Informatik thematisiert (Link: Kursangebot der PH Zug).

 

Empfehlungen der ICT-Fachgruppe OSKIN: Reduce to the max!
von Pascal Schauber, Mitglied ICT-Fachgruppe OSKIN

Die Auswahl an programmierbaren, didaktischen Materialien ist gewaltig. Ebenso gross wie die Auswahl an Geräten sind die dazugehörigen Programmierumgebungen. Aus Sicht der ICT-Fachgruppe OSKIN des Kantons Zug ist eine Fokussierung aus verschiedenen Gründen sinnvoll:

  • Reduktion des Angebots auf exemplarische didaktische Materialien und Geräte, die dem Kompetenzerwerb auf den verschiedenen Stufen dienlich sind
  • Koordinierte Anschaffungen und Ausleihe durch gemeindliche Mediotheken und das Didaktische Zentrum Zug
  • Aufbau und Austausch von methodisch-didaktisch gutem Unterrichtsmaterial unter den Lehrpersonen
  • Nachhaltigkeit und Beständigkeit des Angebots in den Schulen
  • Klare Ausrichtung der Weiterbildungsangebote auf die empfohlenen didaktischen Materialien und Hilfsmittel

In Zusammenarbeit mit der PH Zug und dem Didaktischen Zentrum Zug wurden für jeden Zyklus verschiedene didaktische Materialien evaluiert und ausgewählte in die Liste der Empfehlungen von «didaktischen Materialien zur Informatischen Bildung» aufgenommen. Diese Liste ist auf der (Link:) OSKIN-Webseite einsehbar.
Bereits wurden in den Gemeinden verschiedene informatische Projekte erfolgreich umgesetzt. Dank der einheitlichen Ausrichtung der Materialien findet der Austausch von Unterrichtsmaterial und der Wissensaustausch unter den Lehrpersonen rege statt.

 

Medienpaket Robotik – Bachelorarbeit der PH-Studenten Dominik Gross und Ardian Jakupi
von Edith Illi

Die Wahl des Themas für die Bachelorarbeit zweier Studenten der PH Zug war stark gesteuert von ihrem Interesse an der Technik. Es entstand die Idee, einen Medienkoffer zum Thema Robotik zu erstellen. Dieser sollte sämtliche Materialien enthalten, die eine Lehrperson bei der Umsetzung des Themas im Unterricht benötigt. Der Entscheid fiel auf den Robotertyp «Ozobot Bit», der mit Hilfe von farbigen Filzstiften oder am Computer programmiert werden kann. Die Erarbeitung der ergänzenden Materialien (Detailplanung, didaktischer Kommentar, Arbeitsunterlagen) war insofern eine Herausforderung, da zum Themengebiet Robotik nur wenig Fachliteratur mit Bezug zur Primarstufe zu finden war. Die komplexen Inhalte mussten entsprechend oft übertragen werden.

Die Bachelorarbeit ist in der Zwischenzeit erfolgreich abgeschlossen und der Medienkoffer durch die beiden Studenten bereits erstmals in der Praxis erprobt. Die Erfahrung hat gezeigt, dass selbst anfänglich zögernde Schülerinnen und Schüler sehr motiviert und mit grosser Begeisterung auf das Thema Robotik eingestiegen sind. Mädchen wie Jungs haben das Programmieren der Ozobots gleichermassen erstaunlich schnell erlernt.
Die beiden Studenten sind davon überzeugt, dass das Medienpaket aufgrund der benutzerfreundlichen Materialien auch von Lehrpersonen mit wenig Affinität zur Technik erfolgreich im Unterricht eingesetzt werden kann.

Die Medienpakete Robotik des Didaktischen Zentrums

zusammengestellt von Tanja Stadelmann**

Die Reservation der angebotenen Medienpakete zum Bereich Robotik erfolgt über die Mitarbeitenden des Didaktischen Zentrums. Die Ausleihfrist wird in gegenseitiger Absprache individuell festgelegt.

Im Angebot sind folgende Roboter:

Bee-Bot

Roboter Didaktisches Zentrum
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Der Bee-Bot aus dem Medienpaket Minibiber richtet sich primär an Schülerinnen und Schüler im Zyklus 1 und beruht auf dem Konzept von «Computational Thinking». Dabei werden die Kinder auf spielerische Weise mit den Mustern und Strukturen der Informatik vertraut gemacht. Alle Minibiber-Aufgaben werden ohne Computer oder digitale Medien bearbeitet. Die Übungen sind in drei Schwierigkeitsstufen unterteilt.

Calliope mini

Roboter Didaktisches Zentrum
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Der Calliope ist ein Minicomputer und einsetzbar im Zyklus 1 und 2. Abgesehen von den vier vorinstallierten Programmen müssen die Calliopes per Computer oder Tablet programmiert werden. Auf dem LED-Display können Buchstaben und Symbole in verschiedenen Farben angezeigt und Töne wiedergegeben werden. Man kann Spiele, Taschenrechner oder Alarmanlagen programmieren oder Roboter steuern.

Thymio

Roboter Didaktisches Zentrum
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Die Roboter Thymio können bereits im Zyklus 2 eingesetzt werden. Das Programmieren ist sowohl per Tastendruck als auch per Programmiersprache am Computer möglich. Der Thymio verfügt über sechs verschiedene Verhaltensmuster (folgt z. B. einem Gegenstand oder der Hand). Durch die Programmierumgebung Aseba sind Text- oder Blockly-Programmierungen möglich.

Ozobot Bit

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Ozobots sind kleine Roboter, welche sich für den Unterricht im Zyklus 2 eignen. Die Roboter können mittels Farbcodes, die mit Filzstiften aufgemalt werden, programmiert werden. Anschliessend ist eine Programmierung am Computer oder Tablet möglich. Verwendet wird eine visuelle Programmiersprache, die verschiedene Schwierigkeitsstufen für Anfänger bis Fortgeschrittene bietet.

Lego Mindstorms EV3

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Mit dem EV3 lassen sich 17 verschiedene Roboterkonstruktionen zusammenbauen, beispielsweise ein menschenähnlicher Roboter, ein schiessender Skorpion, eine sich windende Schlange, ein Gabelstapler, ein Renn-Truck, eine E-Gitarre und ein laufender Dinosaurier. Die Roboter sind über den EV3 (an der Konstruktion selber) oder über den Computer programmierbar. Empfohlen wird das Medienpaket ab Zyklus 3.

Oxocard

Roboter Didaktisches Zentrum
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Die Oxocard ist ein Minicomputer mit 64 farbigen LED's, Sound, 6 Tastern, Beschleunigungssensor, Bluetooth und WIFI, der sich via Browser mit einer Blockprogrammierung (Blockly) oder textbasiert programmieren lässt.
Schülerinnen und Schüler im Zyklus 3 lernen, wie Computer funktionieren und können Bilder, Töne und Spiele programmieren, miteinander kommunizieren, Daten aus dem Internet holen und verschiedene Sensoren nutzen.
Die Unterlagen auf der Webseite sind sofort einsatzbereit.

 

*Edith Illi ist Leiterin des Didaktischen Zentrums des Kantons Zug
**Tanja Stadelmann ist Fachfrau Information und Dokumentation des Didaktischen Zentrums des Kantons Zug

Link zu den Kontaktinfos und den Öffnungszeiten des Didaktischen Zentrums Zug

 

 

Der Grundauftrag des Didaktischen Zentrums beinhaltet die Schaffung eines Angebots von didaktischen Medien sowie pädagogischer Fachliteratur (Link: zum Onlinekatalog). Das DZ unterstützt damit die Lehrpersonen bei der Planung, Vorbereitung und Gestaltung des Unterrichts und entlastet dadurch die Gemeinden finanziell beim Ausrüsten der eigenen Lehrerbibliothek. Das DZ arbeitet mit Fachpersonen der Pädagogischen Hochschule, mit dem AgS und dessen Fachgruppen zusammen.

Didaktisches Zentrum des Kantons Zug

Weitere Informationen

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