Wie funktioniert der Roboter?/„Wir programmieren die Roboter!“

Diese Unterrichtsstunde gehört in die Reihe "Wie funktioniert der Roboter?"

Ziele und Kompetenzen

Anforderungsbereich „Reproduzieren“ (AB I)

• (R-K2) Die SuS erstellen Abläufe zur Steuerung eines Roboters mithilfe vorgegebener Befehle auf Karten oder Bausteinen.

Anforderungsbereich „Zusammenhänge herstellen“ (AB II)

• (R-K3) Die SuS benennen und formulieren präzise Handlungsvorschriften.
• (R-K4) Die SuS erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines Roboters.

Anforderungsbereich „Verallgemeinern und Reflektieren“ (AB III)

• (R-K6) Die SuS formulieren Fragen zur Steuerung eines Roboters.

Materialüberblick

Materialien aus dem Materialpaket " Unterrichtsmaterial, Arbeitsblätter, Kopiervorlagen, Präsentationsmaterial" (Forscherheft auf den Seiten 147-168):

• Forscherhefte für alle Schülerinnen und Schüler

• Puzzlestücke in passender Anzahl (Angabe hier pro Team) (Materialpaket, S. 130-134 und S. 136):

Puzzlestücke/ Bildkärtchen	Anzahl
Beginn	1
Ende	1
Wenn - dann	2
Wiederhole bis	2
geheVor(1)	12
geheVor (_)	6
dreheLinks()	6
dreheRechts()	6
stoppeRoboter	1
Blanko-Puzzlestück	2
Mauer	4
Zaun	4
Blume	1

• Tippzettel für Aufgabe 6 (Materialpaket, S. 137)
• Wenn vorhanden: selbstgebastelte Roboter

Vorbereitung

• Kopieren der Forscherhefte in ausreichender Zahl (1 Heft pro Kind, damit jedes Kind die Ergebnisse mitnehmen kann)
• Kopieren der Spielfelder in ausreichender Anzahl (1 Spielfeld pro Team) (Materialpaket S. 135)
• Kopieren und ausschneiden der Puzzlestücke in ausreichender Anzahl (wie im Materialüberblick angegeben)
• Aufhängen der Tipp-Zettel

Handlungsschritte

Handlungsschritte	Materialien/ Medien
Als Einstieg in die Stunde dient eine kurze Blitzlichtrunde im Sitzkreis, in der jedes Kind eine konkrete, genaue Anweisung geben soll.
Die Lehrkraft präsentiert als „Anweisungen“ auch die Befehle „geheVor (1)“, „dreheLinks()“, „dreheRechts()“ (als Zeichnung der Puzzlestücke an der Tafel oder nur mündlich). Sie erklärt den Kindern, dass sie mit Hilfe dieser Befehle ihren Roboter passend zu den Aufgaben im Forscherheft über ein Spielfeld steuern sollen. Ggf. kann dies einmal in der Klasse mit einem Schüler/ einer Schülerin, der als „Roboter“ durch die Klasse dirigiert wird, ausprobiert werden. Dieses Szenario ermöglicht es auch einmal über die Aspekte der direkten Manipulation und der Abstraktion über Zeit und ggf. auch Raum zu sprechen. In dem zum Beispiel das Roboterkind Befehle direkt ausführt, im Sinne der direkten Manipulation, oder ein zuvor erstelltes Programm „ausführt“. Anschließend stellt der Lehrer im Sitzkreis das Forscherheft und das Material vor. Die Kinder arbeiten zu zweit an den Programmieraufgaben. Sie bearbeiten das Forscherheft von vorne nach hinten durch. Sie sollen die Programmieraufgaben zuerst mit den Puzzle-Teilen legen, dann das Programm am Spielfeld ausprobieren und es, wenn es funktioniert, in das Forscherheft übertragen. Beim Ausprobieren soll ein Kind der Reihe nach die Befehle vorlesen und das andere Kind steuert entsprechend den Roboter übers Spielfeld. An dieser Stelle sollte darauf geachtet werden, dass ein Programm vorab vollständig aufgeschrieben wird, da es sich sonst lediglich um eine direkte Manipulation und nicht um eine Abstraktion über die Zeit handelt. Zu Aufgabe 6 gibt es einen Tipp. Dieser hängt im Klassenraum aus. Auf der 1. Seite im Forscherheft finden die Kinder auch diese Hinweise. Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.	Forscherhefte
Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner an den Aufgaben im Forscherheft. Sie beginnen mit Aufgabe 2 („Malt ein Bild!“) bzw. Aufgabe 3, falls die 2. Aufgabe schon am Ende der 1. Doppelstunde als vertiefende Übung benutzt wurde.	* Tippzettel Puzzlestücke Bildkärtchen (Mauern,…) Bildkarten
Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Daher bieten sich für das Ende der Doppelstunde verschiedene Abschlüsse an: 1. In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende kann man das Vorgehen der Kinder beim Bearbeiten der Aufgaben besprechen. Ziel wäre bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben zu fördern. (Reflexionsfragen: siehe 2.) 2. Es findet eine dezentrale Reflexion in einer Kleingruppe statt. Die nicht beteiligten Schüler arbeiten in der Zeit am Forscherheft weiter. Mögliche Fragestellungen wären: Fragestellungen a. Welches ist das kürzeste Programm? Warum sollte man versuchen, das Programm möglichst kurz zu halten? b. In der Kleingruppe bei der dezentralen Reflexion wird von zwei Schülern/innen ein Programm gelegt. Die Gruppe reflektiert über die Herangehensweise des Teams an die Aufgabe. c. Schaut euch, jetzt wo ihr die Schleife kennt, noch einmal den Parameter an. Könnten „Schleife“ und „Parameter“ etwas miteinander zu tun haben? d. Testet die unterschiedlichen Spielfeldsituationen beim Einsatz der Bedingten Verzweigung. Funktioniert ein und dasselbe Programm für unterschiedliche Spielfeldsituationen? 3. Da die Arbeit am Forscherheft in der 2. und 3. Stunde einen zusammenhängenden Block bildet, wäre es auch grundsätzlich denkbar, die Kinder einfach durcharbeiten zu lassen. In diesem Fall fehlt allerdings ein Abschluss in der 2. Doppelstunde.	Bei Fragestellung b) • Puzzlestücke zum Programmieren Bei Fragestellung c) • Kopie der Tippzettel für die Reflexion

Anmerkung:

Bedingt durch den Aufbau des Forscherheftes werden die Kinder, wie schon erwähnt, nicht alle gleichzeitig an der gleichen Aufgabe arbeiten. Es bietet sich aber je nach Klasse an, dass man (wenn die ersten Gruppen die Aufgabe 5 abgeschlossen haben) eine gemeinsame Zwischenreflexion zu den bisher bekannten Befehlen einschiebt.

Lerngruppen, die nicht so frei arbeiten können oder wollen, steht es frei das Forscherheft anders zu nutzen. Hierfür kann das Material bspw. einzeln mit den SuS erarbeitet werden. Außerdem kann das Material in Form einer Lerntheke präsentiert werden, bei der die Lehrkraft notiert, welche Aufgaben für die Lerngruppe eher einfach oder eher schwierig sind.