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Ein Blick in den Computer

2021-10-26T09:29:55Z

Gutleben:

Diese Unterrichtsreihe ist für die [[Informatik an Grundschulen]] konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende [[Informatiksysteme|Informatiksystem]] "Computer" zu gewähren. Die Unterrichtsreihe ist im Original auf der [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html Seite des Schulministeriums] zu finden und steht unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA.

Oft werden technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.<ref name=":0">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>

==Ziel der Unterrichtsreihe==
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz von Informatiksystemen in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.<ref name=":0" />

==Zu erwerbende Kompetenzen==
 
{| class="wikitable"
|+
!
!Die Schülerinnen und Schüler …
!Inhaltsbereich
!Prozessbereich
|-
|C-K1
|unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
|Informatiksysteme,
Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen,
Darstellen & Interpretieren
|-
|C-K2
|ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K3
|ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K4
|erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
|Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren
|-
|C-K5
|verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K6
|reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten
|}

Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI.

Die Reihe kann ebenfalls in den [[Medienkompetenzrahmen]] NRW und in den Kernlehrplan Sachunterricht [[Ein Blick in den Computer/ Einordnung|eingeordnet]] werden.

==Ablauf der Unterrichtsreihe==

{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|'''Einführung'''

„Die Vielfalt der Computerwelt“
||Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind.||1 Einzel-stunde
|-
|'''Einheit 1'''

„Wir bauen unseren eigenen Laptop“
||Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 2'''

„Was passiert innerhalb des Computers?“
||Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 3'''
Strom aus - Strom an

„Wie spricht der Computer?"
|Die SuS lernen Logikgatter im Computer kennen und können zwischen falschen und richtigen Aussagen unterscheiden.
|1 Einzel-stunde
|-

|'''Reflexion/ Ausblick'''

„Berufe, Computer und künstliche Intelligenz"

„Kann der Computer den Menschen ersetzen?”
||Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können.

||1 Einzel-stunde
|} 

==Genaue Beschreibung der Einheiten==

===Einführung<ref name=":0" />===
Zur Einführung wird das Vorkommen von Computer im Alltag thematisiert. Im [[Ein Blick in den Computer/ Einführung/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] werden dazu einige Beispiele genannt.

'''Hausaufgabe zur Stunde:''' Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. ''Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden.''
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg im Stuhlkreis'''
In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das folgende Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken.

Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist.
|· Mitgebrachte Gegenstände

· Ideenkarten

· Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände
|-
|'''Arbeitsphase:'''

Auf den genannten Alltagserfahrungen aufbauend denken die SuS über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach.

Folgender Impuls kann gegeben werden: ''„Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“''

Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen.

Dieser Prozess wird von der Lehrkraft moderiert. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind, sondern auch in vorliegenden Gegenständen, wo der Computer zuerst "unsichtbar" ist. Bei diesen Gegenständen kann vor allem aus der Funktion geschlossen werden, dass darin ein Informatiksystem enthalten ist.

'''Stolpersteine:'''

Bei der Kategorisierung muss darauf geachtet werden, dass "enthält einen Computer" nicht mit "funktioniert mit Strom" gleichgesetzt wird. Zum Beispiel benötigt die ganz normale Uhr an der Wand des Klassenzimmers auch eine Batterie, um das Uhrwerk anzutreiben. Dieses funktioniert üblicherweise aber rein mechanisch und beinhaltet kein Computer, obwohl es mit Strom funktioniert.

'''Wortspeicher:'''

Computer, PC, Laptop, Rechner
|
|-
|'''Arbeitsphase II/Reflexion:'''

Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern (ggf. in Partnerarbeit).

Mögliche Impulse:

*Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet?
*Wann benutzt du einen Computer?
|
|}

===Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“<ref name=":0" />===
In dieser Einheit werden die Bauteile eines Computers mit exemplarisch gezeichneten Abbildungen kennengelernt. Die Bauteile werden im [[Ein Blick in den Computer/ Komponenten/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] näher erklärt.

'''Vorbereitung für die Lehrkraft:'''

*[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten & Bildkarten]] der Bauteile kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor"]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Kopiervorlagen]] zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)

 
[[Datei:Kopiervorlagen Laptop basteln.png|zentriert|mini|690x690px|So werden die Kopiervorlagen kopiert (Bilder nach Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW <ref name=":1" />)]]

'''Mögliche Hausaufgabe:'''

Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab oder im Anschluss an die Einheit als Hausaufgabe aufgegeben werden.
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren.

Es werden die Begriffskarten der Komponenten (Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU) sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. Die SuS können Vermutungen anstellen, welches Bauteil zu welchem Begriff gehört.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten]]

[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Bildkarten 5 Computer-komponenten]]
|-
|'''Arbeitsphase I:'''

Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können.
|[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB1]] [[Datei:Ein Blick Ab1.png|mini|130x130px]][[Ein Blick in den Computer/ Tippkarten|Tippkarten]]
|-
|'''Arbeitsphase II'''

Die SuS erhalten eine Bauanleitung. Zuerst sollen sie diese in vier Teile zerschneiden, sodass sie ein Heftchen erhalten. Dann werden sie in den weiteren Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten, sich die geeigneten Materialien von der Lehrkraft abholen und diese ausmalen, -schneiden und zusammenkleben.

Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder so ihren eigenen Laptop. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.

'''Stolpersteine:'''

*Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Bastelvorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. In einem richtigen Laptop wäre die Festplatte innen verbaut, würde aber andere Bauteile verdecken und man könnte nicht mehr so viel sehen.

*CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung,]]
[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Bastelvorlagen]]

fertig gebastelte Musterlösungen
|-
|'''Reflexion:'''

Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird.

Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern:

· Was sind die Besonderheiten deines Laptops?

· Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht?

· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht?

· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops

Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bastelvorlage zeigt, wie die Bauteile in einem PC angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann.
|fertig gebastelte Laptops der Kinder
|}

===Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“<ref name=":0" />===
Sie wollen Ihre Urlaubsfotos anschauen, öffnen den Ordner und klicken eins an. Das Bild wird in sekundenschnelle in dem voreingestellten Programm geöffnet. Doch was passiert hierbei im Computer? Im [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] wird der Ablauf schematisch erklärt. Im Unterricht kann der Ablauf im Computer durch ein [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] nachempfunden werden.

Die Einheit kann wie folgt ablaufen:
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg/ Überleitung:'''

Als Überleitung zu den gebastelten Laptops kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies kann theoretisch durchgesprochen werden, aber auch vorne am Beamer mit einem Beispielfoto durchgeführt werden.

Leitfragen:

*Ich habe ein Bild auf meinem Computer gespeichert und möchte dieses nun öffnen, um es mir anzuschauen. Was muss ich dafür tun?

Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Bild mit einem Standardprogramm zu öffnen.

*Könnt ihr euch erklären, was in dem Computer vorgeht, wenn das Bild angeklickt und geöffnet wird?

Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll.
|Beamer, Computer mit Foto
|-
|'''[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] vorbereiten:'''
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 spielt zuerst das Rollenspiel „Text anzeigen“. Die beiden anderen Gruppen nehmen eine Beobachtungsposition ein.

In einem Rollenspiel sind sieben Rollen vorgesehen.

*Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder komplexere Rollen teilen.
*Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden.

Die Lehrkraft nimmt die Rolle des Spielleiters ein. Der Spielleiter stellt die gefüllte Festplattenkiste auf einen Tisch und befestigt den „Bildschirm“ an der Tafel. Er verteilt die Rollenkarten an die Kinder der Gruppe 1. Jedes Kind soll seine Rolle für sich durchlesen. [[Datei:Lageplan.png|mini|600x600px|Lageplan Rollenspiel - Rollen und ihre Materialien aus Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW<ref name=":1">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>|alternativtext=]]

Die beobachtenden Kinder werden zu den verschiedenen Rollen zugeteilt und sollen im folgenden Rollenspiel speziell ihre zugeteilten Rollen beobachten. Sie erhalten einen spezifischen Beobachtungsauftrag (hier am Beispiel ''Festplatte''):

*Beobachte den Schüler ''Festplatte'' ganz genau. Was tut er? Welche Aufgaben hat er im Computer?

*Bespreche dich nach dem Rollenspiel mit deinen Mitschülern, die auch die ''Festplatte'' beobachtet haben.
|[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Materialien für 3 Rollenspiele]]
|-
|'''Rollenspiel vorspielen'''
Das Rollenspiel „Text anzeigen“ wird durchgespielt, indem jedes Kind der Gruppe 1 die Aufträge ausführt, die auf den Rollenkarten stehen. Der Lehrer kann zu Beginn unterstützen, indem er durch seine Übersicht ansagt, welches Kind als nächstes an der Reihe ist.

Anschließend können die beobachtenden Schüler beschreiben, welche Aufgabe die einzelnen Rollen hatten.

Dann werden die Gruppen getauscht:

*Gruppe 2 spielt das Rollenspiel „Bild anzeigen“ vor
*Gruppe 3 spielt das Rollenspiel „Musik abspielen“ vor

Zur Besprechung dieser Rollenspiele kann zusätzlich thematisiert werden: Fallen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den anderen Rollenspielen auf?
|
|-
|'''„Blindes“ Rollenspiel'''
Nachdem alle Rollenspiele durchgespielt wurden, werden alle Rollenspiele zusammengelegt. Dazu werden alle drei Bildschirme an der Tafel nebeneinander befestigt, die Maus erhält die Codeblätter aus allen Rollenspielen und es wird eine Festplattenkiste benötigt. Nur der Nutzer und die Maus können den Bildschirm sehen. Alle anderen Rollen müssen sich ggf. von der Tafel wegdrehen. Wie in den Rollenspielen vorher schon aufgefallen sein könnte, haben die meisten Rollen immer dieselben Aufträge – unabhängig davon, ob am Ende ein Bild oder ein Text angezeigt werden soll. Der Nutzer kann sich nun aussuchen, ob er auf das Haus, „Alle meine Entchen“ oder „Brief an meine Lehrerin“ klickt. Die Maus gibt dann das entsprechende Codeblatt weiter. Die weiteren Rollen arbeiten nun „blind“ ihre Aufträge ab. Am Ende sollte genau das am Bildschirm angezeigt werden, was am Anfang vom Nutzer angetippt wurde.
|
|-
|'''Rollenspiel besprechen'''
*Die Aufgaben der verschiedenen Rollen werden besprochen.
*Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#interne Rollen wie CPU und Arbeitsspeicher machen immer dasselbe
#es werden immer Daten (Programme und Dateien aus der Festplatte abgeholt)

*Unterschiede zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#es werden, abhängig von dem was die Maus generiert, verschiedenen Programme und Dateien angezeigt

*Das „blinde“ Rollenspiel zeigt, dass die inneren Bauteile gar nicht wirklich wissen, was sie machen, da sie nur Befehle abarbeiten, aber gar nicht wissen, was genau der Nutzer angetippt hat. Trotzdem schaffen sie es, dass am Ende das Richtige angezeigt wird.

*Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen oder mal abgelenkt sind.
|
|-
|'''Transfer'''
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren.
|
|}

===Einheit 3: Strom aus - Strom an: „Wie spricht der Computer?"===
{| class="wikitable"
|+
!'''Handlungsschritte'''
!'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg'''
Bevor auf die Logikgatter eingegangen wird, thematisiert die Lehrkraft unterschiedliche Logikaussagen (siehe Beispieltabelle).

Die SuS sollen entscheiden, ob unterschiedliche Und-/Oder*-Aussagen wahr oder falsch sind. Dann können die Kinder eigene Beispielaussagen finden, die in der Klasse bewertet werden. Hier soll die Lehrkraft darauf achten, dass sie wie folgt antworten: “Diese Aussage ist wahr.”/”Diese Aussage ist falsch.”

<nowiki>*</nowiki>Eine Oder-Aussage ist wahr, wenn mindestens eine der Teilaussagen wahr ist.
|Beispieltabelle Gegenstände,
z.B. Stifte
|-
|'''Arbeitsphase'''
Ähnlich zu den Beispielen läuft es auch im Inneren des Computers ab, indem unterschiedliche Signale bewertet werden. Die CPU erhält Stromsignale (Aussagen) anhand derer sie entscheiden kann, ob Strom weiterfließt '''(WAHR)''' oder kein Strom fließt '''(FALSCH)'''.

Bevor die SuS das Arbeitsblatt bearbeiten, wird ein Beispiel zu Und-/Oder-Verknüpfungen analog zum AB gemeinsam besprochen (vgl. Kopiervorlage M2).
|M2 “Kopiervorlage Lehrer”

AB3 “Meine Lampe leuchtet”
|-
|'''Reflexion'''
Gemeinsamer Vergleich des Arbeitsblattes

Hinweis: Im Computer werden solche Verknüpfungen sehr häufig hintereinander gereiht, sodass komplizierte Berechnungen möglich sind.

Vertieft sollte behandelt werden: Bei einer ODER-Verknüpfung ist die Aussage viel häufiger WAHR, als bei einer UND-Verknüpfung.
|
|}

===Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer<ref name=":0" />===
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/ Computern gearbeitet wird.
|Tafel, Papier
|-
|'''Verbindung zur Einführungsstunde:'''

Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/ Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/ Desktopcomputern. In allen Informatiksystemen spielen sich aber ähnliche Vorgehensweisen ab, wie im Rollenspiel gesehen: Eingaben werden von den verschiedenen Bauteilen verarbeitet und aus den Speichern geholt, um eine Ausgabe zu erzeugen. Deshalb wird dieses Prinzip auch '''EVA''' genannt: Eingabe- Verarbeitung- Ausgabe
|
|} 

==weiterführende Videos und Informationen==

*KIT: Wie funktioniert ein Computer? Genaues Erklären des Speicherprozesses https://www.youtube.com/watch?v=tNUI7q4GpbU
*Sendung mit der Maus: Erklären des Vorgangs im Computer beim Einschalten und be Eingabeprozessen https://www.youtube.com/watch?v=5PJZz04JGjs&t=7s
*

==Evaluation des Unterrichtsreihe==
Die Unterrichtsreihe wird evaluiert, indem die Einheiten in verschiedenen Grundschulen im Rahmen des Sachunterrichts oder in AG´s ausprobiert werden. Die Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge werden während dieser Phase laufend in die Reihenbeschreibung oben eingearbeitet.

Bisher hat eine [[Ein Blick in den Computer/ Evaluation|erste Erprobung]] im Rahmen einer AG stattgefunden, die vor allem für Einheit 2 neue Erkenntnisse geliefert hat. Eine zweite Erprobung der Unterrichtsreihe sollte im März 2020 stattfinden, die aber aufgrund von den Schulschließungen wegen Corona nicht durchgeführt werden konnte.

==Verknüpfung mit den anderen Modulen aus "Informatik an Grundschulen"==
Diese Reihe kann durch die Module "Robotik" und Digitale Welt aus dem Projekt [[Informatik an Grundschulen]] ergänzt werden. Der Aufbau eines Computers mit dem EVA-Prinzip wird ebenfalls im Robotik-Modul thematisiert, da auch Roboter einem solchen Prinzip entsprechen. In dem Modul werden die technischen und gesellschaftlichen Aspekte von Robotern untersucht und erste Programmiererfahrungen gewonnen.

Man kann ebenfalls eine Verbindung zum Modul "Digitale Welt" ziehen. Im Rollenspiel (Einheit 2 dieser Reihe) können die Kinder die Kommunikation in einem Computer nachempfinden. Dort kann im Anschluss thematisiert werden, dass die Bauteile nicht wirklich untereinander auf Deutsch "reden". Ihre Kommunikation basiert auf Befehlen und Daten, die sie im Binärcode übermitteln. Die Codierung von Zahlen aus unserem bekannten Dezimalsystem oder Buchstaben in das Binärsystem (Nullen und Einsen) wird im Modul "Digitale Welt" gezeigt und durch Codieren von Nachrichten geübt.

==Digitkits: Ein Blick in den Computer==
Nach der Erprobung soll eine Kiste mit allen Materialien der Unterrichtsreihe befüllt werden, die zur Umsetzung der Reihe nötig sind. Lehrkräfte können sich die Kiste ([[Grundschule/digikits|digikits]]) ausleihen und werden so entlastet, da sie die Materialien direkt vorliegen haben.

Die Kiste soll mit den folgenden Materialien befüllt sein:

*Mappe mit Reihenplanung, Kopiervorlagen der Arbeitsblätter und fachlichem Hintergrund
*Bildkarten für den Einstieg
*Wort-& Bildkarten mit Komponenten des Computers (Einheit 1)
*Kopiervorlagen zum Laptop Basteln (Einheit 1)
*fertig gebastelte Laptops
*einen alten Laptop, der auseinandergeschraubt werden kann, um ihn mit den gebastelten Laptops zu vergleichen
*fertige Sets für alle 3 Rollenspiele (Einheit 2)

 
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
<references />
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ein Blick in den Computer

2021-10-26T09:24:41Z

Gutleben: /* Einheit 3: Strom aus - Strom an: „Wie spricht der Computer?" */

Diese Unterrichtsreihe ist für die [[Informatik an Grundschulen]] konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende [[Informatiksysteme|Informatiksystem]] "Computer" zu gewähren. Die Unterrichtsreihe ist im Original auf der [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html Seite des Schulministeriums] zu finden und steht unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA.

Oft werden technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.<ref name=":0">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>

==Ziel der Unterrichtsreihe==
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz von Informatiksystemen in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.<ref name=":0" />

==Zu erwerbende Kompetenzen==
 
{| class="wikitable"
|+
!
!Die Schülerinnen und Schüler …
!Inhaltsbereich
!Prozessbereich
|-
|C-K1
|unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
|Informatiksysteme,
Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen,
Darstellen & Interpretieren
|-
|C-K2
|ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K3
|ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K4
|erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
|Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren
|-
|C-K5
|verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K6
|reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten
|}

Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI.

Die Reihe kann ebenfalls in den [[Medienkompetenzrahmen]] NRW und in den Kernlehrplan Sachunterricht [[Ein Blick in den Computer/ Einordnung|eingeordnet]] werden.

==Ablauf der Unterrichtsreihe==

{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|'''Einführung'''

„Die Vielfalt der Computerwelt“
||Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind.||1 Einzel-stunde
|-
|'''Einheit 1'''

„Wir bauen unseren eigenen Laptop“
||Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 2'''

„Was passiert innerhalb des Computers?“
||Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 3'''
Strom aus - Strom an

„Wie spricht der Computer?"
|Die SuS lernen Logikgatter im Computer kennen und können zwischen falschen und richtigen Aussagen unterscheiden.
|1 Einzel-stunde
|-

|'''Reflexion/ Ausblick'''

„Berufe, Computer und künstliche Intelligenz"

„Kann der Computer den Menschen ersetzen?”
||Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können.

||1 Einzel-stunde
|} 

==Genaue Beschreibung der Einheiten==

===Einführung<ref name=":0" />===
Zur Einführung wird das Vorkommen von Computer im Alltag thematisiert. Im [[Ein Blick in den Computer/ Einführung/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] werden dazu einige Beispiele genannt.

'''Hausaufgabe zur Stunde:''' Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. ''Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden.''
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg im Stuhlkreis'''
In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das folgende Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken.

Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist.
|· Mitgebrachte Gegenstände

· Ideenkarten

· Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände
|-
|'''Arbeitsphase:'''

Auf den genannten Alltagserfahrungen aufbauend denken die SuS über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach.

Folgender Impuls kann gegeben werden: ''„Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“''

Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen.

Dieser Prozess wird von der Lehrkraft moderiert. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind, sondern auch in vorliegenden Gegenständen, wo der Computer zuerst "unsichtbar" ist. Bei diesen Gegenständen kann vor allem aus der Funktion geschlossen werden, dass darin ein Informatiksystem enthalten ist.

'''Stolpersteine:'''

Bei der Kategorisierung muss darauf geachtet werden, dass "enthält einen Computer" nicht mit "funktioniert mit Strom" gleichgesetzt wird. Zum Beispiel benötigt die ganz normale Uhr an der Wand des Klassenzimmers auch eine Batterie, um das Uhrwerk anzutreiben. Dieses funktioniert üblicherweise aber rein mechanisch und beinhaltet kein Computer, obwohl es mit Strom funktioniert.

'''Wortspeicher:'''

Computer, PC, Laptop, Rechner
|
|-
|'''Arbeitsphase II/Reflexion:'''

Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern (ggf. in Partnerarbeit).

Mögliche Impulse:

*Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet?
*Wann benutzt du einen Computer?
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|}

===Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“<ref name=":0" />===
In dieser Einheit werden die Bauteile eines Computers mit exemplarisch gezeichneten Abbildungen kennengelernt. Die Bauteile werden im [[Ein Blick in den Computer/ Komponenten/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] näher erklärt.

'''Vorbereitung für die Lehrkraft:'''

*[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten & Bildkarten]] der Bauteile kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor"]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Kopiervorlagen]] zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)

 
[[Datei:Kopiervorlagen Laptop basteln.png|zentriert|mini|690x690px|So werden die Kopiervorlagen kopiert (Bilder nach Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW <ref name=":1" />)]]

'''Mögliche Hausaufgabe:'''

Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab oder im Anschluss an die Einheit als Hausaufgabe aufgegeben werden.
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren.

Es werden die Begriffskarten der Komponenten (Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU) sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. Die SuS können Vermutungen anstellen, welches Bauteil zu welchem Begriff gehört.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten]]

[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Bildkarten 5 Computer-komponenten]]
|-
|'''Arbeitsphase I:'''

Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können.
|[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB1]] [[Datei:Ein Blick Ab1.png|mini|130x130px]][[Ein Blick in den Computer/ Tippkarten|Tippkarten]]
|-
|'''Arbeitsphase II'''

Die SuS erhalten eine Bauanleitung. Zuerst sollen sie diese in vier Teile zerschneiden, sodass sie ein Heftchen erhalten. Dann werden sie in den weiteren Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten, sich die geeigneten Materialien von der Lehrkraft abholen und diese ausmalen, -schneiden und zusammenkleben.

Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder so ihren eigenen Laptop. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.

'''Stolpersteine:'''

*Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Bastelvorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. In einem richtigen Laptop wäre die Festplatte innen verbaut, würde aber andere Bauteile verdecken und man könnte nicht mehr so viel sehen.

*CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung,]]
[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Bastelvorlagen]]

fertig gebastelte Musterlösungen
|-
|'''Reflexion:'''

Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird.

Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern:

· Was sind die Besonderheiten deines Laptops?

· Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht?

· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht?

· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops

Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bastelvorlage zeigt, wie die Bauteile in einem PC angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann.
|fertig gebastelte Laptops der Kinder
|}

===Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“<ref name=":0" />===
Sie wollen Ihre Urlaubsfotos anschauen, öffnen den Ordner und klicken eins an. Das Bild wird in sekundenschnelle in dem voreingestellten Programm geöffnet. Doch was passiert hierbei im Computer? Im [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] wird der Ablauf schematisch erklärt. Im Unterricht kann der Ablauf im Computer durch ein [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] nachempfunden werden.

Die Einheit kann wie folgt ablaufen:
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg/ Überleitung:'''

Als Überleitung zu den gebastelten Laptops kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies kann theoretisch durchgesprochen werden, aber auch vorne am Beamer mit einem Beispielfoto durchgeführt werden.

Leitfragen:

*Ich habe ein Bild auf meinem Computer gespeichert und möchte dieses nun öffnen, um es mir anzuschauen. Was muss ich dafür tun?

Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Bild mit einem Standardprogramm zu öffnen.

*Könnt ihr euch erklären, was in dem Computer vorgeht, wenn das Bild angeklickt und geöffnet wird?

Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll.
|Beamer, Computer mit Foto
|-
|'''[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] vorbereiten:'''
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 spielt zuerst das Rollenspiel „Text anzeigen“. Die beiden anderen Gruppen nehmen eine Beobachtungsposition ein.

In einem Rollenspiel sind sieben Rollen vorgesehen.

*Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder komplexere Rollen teilen.
*Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden.

Die Lehrkraft nimmt die Rolle des Spielleiters ein. Der Spielleiter stellt die gefüllte Festplattenkiste auf einen Tisch und befestigt den „Bildschirm“ an der Tafel. Er verteilt die Rollenkarten an die Kinder der Gruppe 1. Jedes Kind soll seine Rolle für sich durchlesen. [[Datei:Lageplan.png|mini|600x600px|Lageplan Rollenspiel - Rollen und ihre Materialien aus Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW<ref name=":1">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>|alternativtext=]]

Die beobachtenden Kinder werden zu den verschiedenen Rollen zugeteilt und sollen im folgenden Rollenspiel speziell ihre zugeteilten Rollen beobachten. Sie erhalten einen spezifischen Beobachtungsauftrag (hier am Beispiel ''Festplatte''):

*Beobachte den Schüler ''Festplatte'' ganz genau. Was tut er? Welche Aufgaben hat er im Computer?

*Bespreche dich nach dem Rollenspiel mit deinen Mitschülern, die auch die ''Festplatte'' beobachtet haben.
|[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Materialien für 3 Rollenspiele]]
|-
|'''Rollenspiel vorspielen'''
Das Rollenspiel „Text anzeigen“ wird durchgespielt, indem jedes Kind der Gruppe 1 die Aufträge ausführt, die auf den Rollenkarten stehen. Der Lehrer kann zu Beginn unterstützen, indem er durch seine Übersicht ansagt, welches Kind als nächstes an der Reihe ist.

Anschließend können die beobachtenden Schüler beschreiben, welche Aufgabe die einzelnen Rollen hatten.

Dann werden die Gruppen getauscht:

*Gruppe 2 spielt das Rollenspiel „Bild anzeigen“ vor
*Gruppe 3 spielt das Rollenspiel „Musik abspielen“ vor

Zur Besprechung dieser Rollenspiele kann zusätzlich thematisiert werden: Fallen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den anderen Rollenspielen auf?
|
|
|-
|'''„Blindes“ Rollenspiel'''
Nachdem alle Rollenspiele durchgespielt wurden, werden alle Rollenspiele zusammengelegt. Dazu werden alle drei Bildschirme an der Tafel nebeneinander befestigt, die Maus erhält die Codeblätter aus allen Rollenspielen und es wird eine Festplattenkiste benötigt. Nur der Nutzer und die Maus können den Bildschirm sehen. Alle anderen Rollen müssen sich ggf. von der Tafel wegdrehen. Wie in den Rollenspielen vorher schon aufgefallen sein könnte, haben die meisten Rollen immer dieselben Aufträge – unabhängig davon, ob am Ende ein Bild oder ein Text angezeigt werden soll. Der Nutzer kann sich nun aussuchen, ob er auf das Haus, „Alle meine Entchen“ oder „Brief an meine Lehrerin“ klickt. Die Maus gibt dann das entsprechende Codeblatt weiter. Die weiteren Rollen arbeiten nun „blind“ ihre Aufträge ab. Am Ende sollte genau das am Bildschirm angezeigt werden, was am Anfang vom Nutzer angetippt wurde.
|
|
|-
|'''Rollenspiel besprechen'''
*Die Aufgaben der verschiedenen Rollen werden besprochen.
*Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#interne Rollen wie CPU und Arbeitsspeicher machen immer dasselbe
#es werden immer Daten (Programme und Dateien aus der Festplatte abgeholt)

*Unterschiede zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#es werden, abhängig von dem was die Maus generiert, verschiedenen Programme und Dateien angezeigt

*Das „blinde“ Rollenspiel zeigt, dass die inneren Bauteile gar nicht wirklich wissen, was sie machen, da sie nur Befehle abarbeiten, aber gar nicht wissen, was genau der Nutzer angetippt hat. Trotzdem schaffen sie es, dass am Ende das Richtige angezeigt wird.

*Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen oder mal abgelenkt sind.
|
|-
|'''Transfer'''
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren.
|
|}

===Einheit 3: Strom aus - Strom an: „Wie spricht der Computer?"===
{| class="wikitable"
|+
!'''Handlungsschritte'''
!'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg'''
Bevor auf die Logikgatter eingegangen wird, thematisiert die Lehrkraft unterschiedliche Logikaussagen (siehe Beispieltabelle).

Die SuS sollen entscheiden, ob unterschiedliche Und-/Oder*-Aussagen wahr oder falsch sind. Dann können die Kinder eigene Beispielaussagen finden, die in der Klasse bewertet werden. Hier soll die Lehrkraft darauf achten, dass sie wie folgt antworten: “Diese Aussage ist wahr.”/”Diese Aussage ist falsch.”

<nowiki>*</nowiki>Eine Oder-Aussage ist wahr, wenn mindestens eine der Teilaussagen wahr ist.
|Beispieltabelle Gegenstände,
z.B. Stifte
|-
|'''Arbeitsphase'''
Ähnlich zu den Beispielen läuft es auch im Inneren des Computers ab, indem unterschiedliche Signale bewertet werden. Die CPU erhält Stromsignale (Aussagen) anhand derer sie entscheiden kann, ob Strom weiterfließt '''(WAHR)''' oder kein Strom fließt '''(FALSCH)'''.

Bevor die SuS das Arbeitsblatt bearbeiten, wird ein Beispiel zu Und-/Oder-Verknüpfungen analog zum AB gemeinsam besprochen (vgl. Kopiervorlage M2).
|M2 “Kopiervorlage Lehrer”

AB3 “Meine Lampe leuchtet”
|-
|'''Reflexion'''
Gemeinsamer Vergleich des Arbeitsblattes

Hinweis: Im Computer werden solche Verknüpfungen sehr häufig hintereinander gereiht, sodass komplizierte Berechnungen möglich sind.

Vertieft sollte behandelt werden: Bei einer ODER-Verknüpfung ist die Aussage viel häufiger WAHR, als bei einer UND-Verknüpfung.
|
|}

=== Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer<ref name=":0" /> ===
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/ Computern gearbeitet wird.
|Tafel, Papier
|-
|'''Verbindung zur Einführungsstunde:'''

Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/ Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/ Desktopcomputern. In allen Informatiksystemen spielen sich aber ähnliche Vorgehensweisen ab, wie im Rollenspiel gesehen: Eingaben werden von den verschiedenen Bauteilen verarbeitet und aus den Speichern geholt, um eine Ausgabe zu erzeugen. Deshalb wird dieses Prinzip auch '''EVA''' genannt: Eingabe- Verarbeitung- Ausgabe
|
|} 

==weiterführende Videos und Informationen==

*KIT: Wie funktioniert ein Computer? Genaues Erklären des Speicherprozesses https://www.youtube.com/watch?v=tNUI7q4GpbU
*Sendung mit der Maus: Erklären des Vorgangs im Computer beim Einschalten und be Eingabeprozessen https://www.youtube.com/watch?v=5PJZz04JGjs&t=7s
*

==Evaluation des Unterrichtsreihe==
Die Unterrichtsreihe wird evaluiert, indem die Einheiten in verschiedenen Grundschulen im Rahmen des Sachunterrichts oder in AG´s ausprobiert werden. Die Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge werden während dieser Phase laufend in die Reihenbeschreibung oben eingearbeitet.

Bisher hat eine [[Ein Blick in den Computer/ Evaluation|erste Erprobung]] im Rahmen einer AG stattgefunden, die vor allem für Einheit 2 neue Erkenntnisse geliefert hat. Eine zweite Erprobung der Unterrichtsreihe sollte im März 2020 stattfinden, die aber aufgrund von den Schulschließungen wegen Corona nicht durchgeführt werden konnte.

==Verknüpfung mit den anderen Modulen aus "Informatik an Grundschulen"==
Diese Reihe kann durch die Module "Robotik" und Digitale Welt aus dem Projekt [[Informatik an Grundschulen]] ergänzt werden. Der Aufbau eines Computers mit dem EVA-Prinzip wird ebenfalls im Robotik-Modul thematisiert, da auch Roboter einem solchen Prinzip entsprechen. In dem Modul werden die technischen und gesellschaftlichen Aspekte von Robotern untersucht und erste Programmiererfahrungen gewonnen.

Man kann ebenfalls eine Verbindung zum Modul "Digitale Welt" ziehen. Im Rollenspiel (Einheit 2 dieser Reihe) können die Kinder die Kommunikation in einem Computer nachempfinden. Dort kann im Anschluss thematisiert werden, dass die Bauteile nicht wirklich untereinander auf Deutsch "reden". Ihre Kommunikation basiert auf Befehlen und Daten, die sie im Binärcode übermitteln. Die Codierung von Zahlen aus unserem bekannten Dezimalsystem oder Buchstaben in das Binärsystem (Nullen und Einsen) wird im Modul "Digitale Welt" gezeigt und durch Codieren von Nachrichten geübt.

==Digitkits: Ein Blick in den Computer==
Nach der Erprobung soll eine Kiste mit allen Materialien der Unterrichtsreihe befüllt werden, die zur Umsetzung der Reihe nötig sind. Lehrkräfte können sich die Kiste ([[Grundschule/digikits|digikits]]) ausleihen und werden so entlastet, da sie die Materialien direkt vorliegen haben.

Die Kiste soll mit den folgenden Materialien befüllt sein:

*Mappe mit Reihenplanung, Kopiervorlagen der Arbeitsblätter und fachlichem Hintergrund
*Bildkarten für den Einstieg
*Wort-& Bildkarten mit Komponenten des Computers (Einheit 1)
*Kopiervorlagen zum Laptop Basteln (Einheit 1)
*fertig gebastelte Laptops
*einen alten Laptop, der auseinandergeschraubt werden kann, um ihn mit den gebastelten Laptops zu vergleichen
*fertige Sets für alle 3 Rollenspiele (Einheit 2)

 
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
<references />
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ein Blick in den Computer

2021-10-26T09:18:32Z

Gutleben: /* Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“[1] */

Diese Unterrichtsreihe ist für die [[Informatik an Grundschulen]] konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende [[Informatiksysteme|Informatiksystem]] "Computer" zu gewähren. Die Unterrichtsreihe ist im Original auf der [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html Seite des Schulministeriums] zu finden und steht unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA.

Oft werden technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.<ref name=":0">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>

==Ziel der Unterrichtsreihe==
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz von Informatiksystemen in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.<ref name=":0" />

==Zu erwerbende Kompetenzen==
 
{| class="wikitable"
|+
!
!Die Schülerinnen und Schüler …
!Inhaltsbereich
!Prozessbereich
|-
|C-K1
|unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
|Informatiksysteme,
Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen,
Darstellen & Interpretieren
|-
|C-K2
|ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K3
|ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K4
|erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
|Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren
|-
|C-K5
|verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K6
|reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten
|}

Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI.

Die Reihe kann ebenfalls in den [[Medienkompetenzrahmen]] NRW und in den Kernlehrplan Sachunterricht [[Ein Blick in den Computer/ Einordnung|eingeordnet]] werden.

==Ablauf der Unterrichtsreihe==

{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|'''Einführung'''

„Die Vielfalt der Computerwelt“
||Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind.||1 Einzel-stunde
|-
|'''Einheit 1'''

„Wir bauen unseren eigenen Laptop“
||Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 2'''

„Was passiert innerhalb des Computers?“
||Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 3'''
Strom aus - Strom an

„Wie spricht der Computer?"
|Die SuS lernen Logikgatter im Computer kennen und können zwischen falschen und richtigen Aussagen unterscheiden.
|1 Einzel-stunde
|-

|'''Reflexion/ Ausblick'''

„Berufe, Computer und künstliche Intelligenz"

„Kann der Computer den Menschen ersetzen?”
||Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können.

||1 Einzel-stunde
|} 

==Genaue Beschreibung der Einheiten==

===Einführung<ref name=":0" />===
Zur Einführung wird das Vorkommen von Computer im Alltag thematisiert. Im [[Ein Blick in den Computer/ Einführung/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] werden dazu einige Beispiele genannt.

'''Hausaufgabe zur Stunde:''' Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. ''Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden.''
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg im Stuhlkreis'''
In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das folgende Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken.

Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist.
|· Mitgebrachte Gegenstände

· Ideenkarten

· Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände
|-
|'''Arbeitsphase:'''

Auf den genannten Alltagserfahrungen aufbauend denken die SuS über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach.

Folgender Impuls kann gegeben werden: ''„Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“''

Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen.

Dieser Prozess wird von der Lehrkraft moderiert. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind, sondern auch in vorliegenden Gegenständen, wo der Computer zuerst "unsichtbar" ist. Bei diesen Gegenständen kann vor allem aus der Funktion geschlossen werden, dass darin ein Informatiksystem enthalten ist.

'''Stolpersteine:'''

Bei der Kategorisierung muss darauf geachtet werden, dass "enthält einen Computer" nicht mit "funktioniert mit Strom" gleichgesetzt wird. Zum Beispiel benötigt die ganz normale Uhr an der Wand des Klassenzimmers auch eine Batterie, um das Uhrwerk anzutreiben. Dieses funktioniert üblicherweise aber rein mechanisch und beinhaltet kein Computer, obwohl es mit Strom funktioniert.

'''Wortspeicher:'''

Computer, PC, Laptop, Rechner
|
|-
|'''Arbeitsphase II/Reflexion:'''

Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern (ggf. in Partnerarbeit).

Mögliche Impulse:

*Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet?
*Wann benutzt du einen Computer?
|
|}

===Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“<ref name=":0" />===
In dieser Einheit werden die Bauteile eines Computers mit exemplarisch gezeichneten Abbildungen kennengelernt. Die Bauteile werden im [[Ein Blick in den Computer/ Komponenten/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] näher erklärt.

'''Vorbereitung für die Lehrkraft:'''

*[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten & Bildkarten]] der Bauteile kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor"]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Kopiervorlagen]] zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)

 
[[Datei:Kopiervorlagen Laptop basteln.png|zentriert|mini|690x690px|So werden die Kopiervorlagen kopiert (Bilder nach Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW <ref name=":1" />)]]

'''Mögliche Hausaufgabe:'''

Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab oder im Anschluss an die Einheit als Hausaufgabe aufgegeben werden.
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren.

Es werden die Begriffskarten der Komponenten (Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU) sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. Die SuS können Vermutungen anstellen, welches Bauteil zu welchem Begriff gehört.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten]]

[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Bildkarten 5 Computer-komponenten]]
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|'''Arbeitsphase I:'''

Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können.
|[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB1]] [[Datei:Ein Blick Ab1.png|mini|130x130px]][[Ein Blick in den Computer/ Tippkarten|Tippkarten]]
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|'''Arbeitsphase II'''

Die SuS erhalten eine Bauanleitung. Zuerst sollen sie diese in vier Teile zerschneiden, sodass sie ein Heftchen erhalten. Dann werden sie in den weiteren Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten, sich die geeigneten Materialien von der Lehrkraft abholen und diese ausmalen, -schneiden und zusammenkleben.

Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder so ihren eigenen Laptop. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.

'''Stolpersteine:'''

*Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Bastelvorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. In einem richtigen Laptop wäre die Festplatte innen verbaut, würde aber andere Bauteile verdecken und man könnte nicht mehr so viel sehen.

*CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung,]]
[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Bastelvorlagen]]

fertig gebastelte Musterlösungen
|-
|'''Reflexion:'''

Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird.

Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern:

· Was sind die Besonderheiten deines Laptops?

· Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht?

· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht?

· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops

Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bastelvorlage zeigt, wie die Bauteile in einem PC angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann.
|fertig gebastelte Laptops der Kinder
|}

===Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“<ref name=":0" />===
Sie wollen Ihre Urlaubsfotos anschauen, öffnen den Ordner und klicken eins an. Das Bild wird in sekundenschnelle in dem voreingestellten Programm geöffnet. Doch was passiert hierbei im Computer? Im [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] wird der Ablauf schematisch erklärt. Im Unterricht kann der Ablauf im Computer durch ein [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] nachempfunden werden.

Die Einheit kann wie folgt ablaufen:
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg/ Überleitung:'''

Als Überleitung zu den gebastelten Laptops kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies kann theoretisch durchgesprochen werden, aber auch vorne am Beamer mit einem Beispielfoto durchgeführt werden.

Leitfragen:

*Ich habe ein Bild auf meinem Computer gespeichert und möchte dieses nun öffnen, um es mir anzuschauen. Was muss ich dafür tun?

Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Bild mit einem Standardprogramm zu öffnen.

*Könnt ihr euch erklären, was in dem Computer vorgeht, wenn das Bild angeklickt und geöffnet wird?

Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll.
|Beamer, Computer mit Foto
|-
|'''[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] vorbereiten:'''
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 spielt zuerst das Rollenspiel „Text anzeigen“. Die beiden anderen Gruppen nehmen eine Beobachtungsposition ein.

In einem Rollenspiel sind sieben Rollen vorgesehen.

*Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder komplexere Rollen teilen.
*Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden.

Die Lehrkraft nimmt die Rolle des Spielleiters ein. Der Spielleiter stellt die gefüllte Festplattenkiste auf einen Tisch und befestigt den „Bildschirm“ an der Tafel. Er verteilt die Rollenkarten an die Kinder der Gruppe 1. Jedes Kind soll seine Rolle für sich durchlesen. [[Datei:Lageplan.png|mini|600x600px|Lageplan Rollenspiel - Rollen und ihre Materialien aus Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW<ref name=":1">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>|alternativtext=]]

Die beobachtenden Kinder werden zu den verschiedenen Rollen zugeteilt und sollen im folgenden Rollenspiel speziell ihre zugeteilten Rollen beobachten. Sie erhalten einen spezifischen Beobachtungsauftrag (hier am Beispiel ''Festplatte''):

*Beobachte den Schüler ''Festplatte'' ganz genau. Was tut er? Welche Aufgaben hat er im Computer?

*Bespreche dich nach dem Rollenspiel mit deinen Mitschülern, die auch die ''Festplatte'' beobachtet haben.
|[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Materialien für 3 Rollenspiele]]
|-
|'''Rollenspiel vorspielen'''
Das Rollenspiel „Text anzeigen“ wird durchgespielt, indem jedes Kind der Gruppe 1 die Aufträge ausführt, die auf den Rollenkarten stehen. Der Lehrer kann zu Beginn unterstützen, indem er durch seine Übersicht ansagt, welches Kind als nächstes an der Reihe ist.

Anschließend können die beobachtenden Schüler beschreiben, welche Aufgabe die einzelnen Rollen hatten.

Dann werden die Gruppen getauscht:

*Gruppe 2 spielt das Rollenspiel „Bild anzeigen“ vor
*Gruppe 3 spielt das Rollenspiel „Musik abspielen“ vor

Zur Besprechung dieser Rollenspiele kann zusätzlich thematisiert werden: Fallen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den anderen Rollenspielen auf?
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|'''„Blindes“ Rollenspiel'''
Nachdem alle Rollenspiele durchgespielt wurden, werden alle Rollenspiele zusammengelegt. Dazu werden alle drei Bildschirme an der Tafel nebeneinander befestigt, die Maus erhält die Codeblätter aus allen Rollenspielen und es wird eine Festplattenkiste benötigt. Nur der Nutzer und die Maus können den Bildschirm sehen. Alle anderen Rollen müssen sich ggf. von der Tafel wegdrehen. Wie in den Rollenspielen vorher schon aufgefallen sein könnte, haben die meisten Rollen immer dieselben Aufträge – unabhängig davon, ob am Ende ein Bild oder ein Text angezeigt werden soll. Der Nutzer kann sich nun aussuchen, ob er auf das Haus, „Alle meine Entchen“ oder „Brief an meine Lehrerin“ klickt. Die Maus gibt dann das entsprechende Codeblatt weiter. Die weiteren Rollen arbeiten nun „blind“ ihre Aufträge ab. Am Ende sollte genau das am Bildschirm angezeigt werden, was am Anfang vom Nutzer angetippt wurde.
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|'''Rollenspiel besprechen'''
*Die Aufgaben der verschiedenen Rollen werden besprochen.
*Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#interne Rollen wie CPU und Arbeitsspeicher machen immer dasselbe
#es werden immer Daten (Programme und Dateien aus der Festplatte abgeholt)

*Unterschiede zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#es werden, abhängig von dem was die Maus generiert, verschiedenen Programme und Dateien angezeigt

*Das „blinde“ Rollenspiel zeigt, dass die inneren Bauteile gar nicht wirklich wissen, was sie machen, da sie nur Befehle abarbeiten, aber gar nicht wissen, was genau der Nutzer angetippt hat. Trotzdem schaffen sie es, dass am Ende das Richtige angezeigt wird.

*Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen oder mal abgelenkt sind.
|
|-
|'''Transfer'''
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren.
|
|}

===Einheit 3: Strom aus - Strom an: „Wie spricht der Computer?"===
{| class="wikitable"
|+
!Handlungsschritte
!Materialien/Medien
|-
|Einstieg:
Bevor auf die Logikgatter eingegangen wird, thematisiert die Lehrkraft unterschiedliche Logikaussagen (siehe Beispieltabelle unten). Die SuS sollen entscheiden, ob unterschiedliche Und-/Oder*-Aussagen wahr oder falsch sind. Dann können die Kinder eigene Beispielaussagen finden, die in der Klasse bewertet werden. Hier soll die Lehrkraft darauf achten, dass sie wie folgt antworten: “Diese Aussage ist wahr.”/”Diese Aussage ist falsch.” *Eine Oder-Aussage ist wahr, wenn mindestens eine der Teilaussagen wahr ist.
|Beispieltabelle Gegenstände,
z.B. Stifte (s.u.)
|-
|Arbeitsphase
Ähnlich zu den Beispielen läuft es auch im Inneren des Computers ab, indem unterschiedliche Signale bewertet werden. Die CPU erhält Stromsignale (Aussagen) anhand derer sie entscheiden kann, ob Strom weiterfließt (WAHR) oder kein Strom fließt (FALSCH).

Bevor die SuS das Arbeitsblatt bearbeiten, wird ein Beispiele zu Und-/Oder-Verknüpfungen analog zum AB gemeinsam besprochen (vgl. Kopiervorlage M2).
|M2 “Kopiervorlage Lehrer”
AB3 “Meine Lampe leuchtet”
|-
|Reflexion Gemeinsamer Vergleich des Arbeitsblattes Hinweis: Im Computer werden solche Verknüpfungen sehr häufig hintereinander gereiht, sodass komplizierte Berechnungen möglich sind. Vertieft sollte behandelt werden: Bei einer ODER-Verknüpfung ist die Aussage viel häufiger WAHR, als bei einer UND-Verknüpfung.
|
|}

===Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer<ref name=":0" />===
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/ Computern gearbeitet wird.
|Tafel, Papier
|-
|'''Verbindung zur Einführungsstunde:'''

Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/ Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/ Desktopcomputern. In allen Informatiksystemen spielen sich aber ähnliche Vorgehensweisen ab, wie im Rollenspiel gesehen: Eingaben werden von den verschiedenen Bauteilen verarbeitet und aus den Speichern geholt, um eine Ausgabe zu erzeugen. Deshalb wird dieses Prinzip auch '''EVA''' genannt: Eingabe- Verarbeitung- Ausgabe
|
|} 

==weiterführende Videos und Informationen==

*KIT: Wie funktioniert ein Computer? Genaues Erklären des Speicherprozesses https://www.youtube.com/watch?v=tNUI7q4GpbU
*Sendung mit der Maus: Erklären des Vorgangs im Computer beim Einschalten und be Eingabeprozessen https://www.youtube.com/watch?v=5PJZz04JGjs&t=7s
*

==Evaluation des Unterrichtsreihe==
Die Unterrichtsreihe wird evaluiert, indem die Einheiten in verschiedenen Grundschulen im Rahmen des Sachunterrichts oder in AG´s ausprobiert werden. Die Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge werden während dieser Phase laufend in die Reihenbeschreibung oben eingearbeitet.

Bisher hat eine [[Ein Blick in den Computer/ Evaluation|erste Erprobung]] im Rahmen einer AG stattgefunden, die vor allem für Einheit 2 neue Erkenntnisse geliefert hat. Eine zweite Erprobung der Unterrichtsreihe sollte im März 2020 stattfinden, die aber aufgrund von den Schulschließungen wegen Corona nicht durchgeführt werden konnte.

==Verknüpfung mit den anderen Modulen aus "Informatik an Grundschulen"==
Diese Reihe kann durch die Module "Robotik" und Digitale Welt aus dem Projekt [[Informatik an Grundschulen]] ergänzt werden. Der Aufbau eines Computers mit dem EVA-Prinzip wird ebenfalls im Robotik-Modul thematisiert, da auch Roboter einem solchen Prinzip entsprechen. In dem Modul werden die technischen und gesellschaftlichen Aspekte von Robotern untersucht und erste Programmiererfahrungen gewonnen.

Man kann ebenfalls eine Verbindung zum Modul "Digitale Welt" ziehen. Im Rollenspiel (Einheit 2 dieser Reihe) können die Kinder die Kommunikation in einem Computer nachempfinden. Dort kann im Anschluss thematisiert werden, dass die Bauteile nicht wirklich untereinander auf Deutsch "reden". Ihre Kommunikation basiert auf Befehlen und Daten, die sie im Binärcode übermitteln. Die Codierung von Zahlen aus unserem bekannten Dezimalsystem oder Buchstaben in das Binärsystem (Nullen und Einsen) wird im Modul "Digitale Welt" gezeigt und durch Codieren von Nachrichten geübt.

==Digitkits: Ein Blick in den Computer==
Nach der Erprobung soll eine Kiste mit allen Materialien der Unterrichtsreihe befüllt werden, die zur Umsetzung der Reihe nötig sind. Lehrkräfte können sich die Kiste ([[Grundschule/digikits|digikits]]) ausleihen und werden so entlastet, da sie die Materialien direkt vorliegen haben.

Die Kiste soll mit den folgenden Materialien befüllt sein:

*Mappe mit Reihenplanung, Kopiervorlagen der Arbeitsblätter und fachlichem Hintergrund
*Bildkarten für den Einstieg
*Wort-& Bildkarten mit Komponenten des Computers (Einheit 1)
*Kopiervorlagen zum Laptop Basteln (Einheit 1)
*fertig gebastelte Laptops
*einen alten Laptop, der auseinandergeschraubt werden kann, um ihn mit den gebastelten Laptops zu vergleichen
*fertige Sets für alle 3 Rollenspiele (Einheit 2)

 
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
<references />
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ein Blick in den Computer

2021-10-26T09:07:53Z

Gutleben: /* Ablauf der Unterrichtsreihe */

Diese Unterrichtsreihe ist für die [[Informatik an Grundschulen]] konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende [[Informatiksysteme|Informatiksystem]] "Computer" zu gewähren. Die Unterrichtsreihe ist im Original auf der [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html Seite des Schulministeriums] zu finden und steht unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA.

Oft werden technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.<ref name=":0">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>

==Ziel der Unterrichtsreihe==
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz von Informatiksystemen in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.<ref name=":0" />

==Zu erwerbende Kompetenzen==
 
{| class="wikitable"
|+
!
!Die Schülerinnen und Schüler …
!Inhaltsbereich
!Prozessbereich
|-
|C-K1
|unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
|Informatiksysteme,
Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen,
Darstellen & Interpretieren
|-
|C-K2
|ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K3
|ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K4
|erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
|Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren
|-
|C-K5
|verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K6
|reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten
|}

Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI.

Die Reihe kann ebenfalls in den [[Medienkompetenzrahmen]] NRW und in den Kernlehrplan Sachunterricht [[Ein Blick in den Computer/ Einordnung|eingeordnet]] werden.

==Ablauf der Unterrichtsreihe==

{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|'''Einführung'''

„Die Vielfalt der Computerwelt“
||Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind.||1 Einzel-stunde
|-
|'''Einheit 1'''

„Wir bauen unseren eigenen Laptop“
||Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 2'''

„Was passiert innerhalb des Computers?“
||Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 3'''
Strom aus - Strom an

„Wie spricht der Computer?"
|Die SuS lernen Logikgatter im Computer kennen und können zwischen falschen und richtigen Aussagen unterscheiden.
|1 Einzel-stunde
|-

|'''Reflexion/ Ausblick'''

„Berufe, Computer und künstliche Intelligenz"

„Kann der Computer den Menschen ersetzen?”
||Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können.

||1 Einzel-stunde
|} 

==Genaue Beschreibung der Einheiten==

===Einführung<ref name=":0" />===
Zur Einführung wird das Vorkommen von Computer im Alltag thematisiert. Im [[Ein Blick in den Computer/ Einführung/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] werden dazu einige Beispiele genannt.

'''Hausaufgabe zur Stunde:''' Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. ''Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden.''
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg im Stuhlkreis'''
In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das folgende Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken.

Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist.
|· Mitgebrachte Gegenstände

· Ideenkarten

· Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände
|-
|'''Arbeitsphase:'''

Auf den genannten Alltagserfahrungen aufbauend denken die SuS über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach.

Folgender Impuls kann gegeben werden: ''„Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“''

Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen.

Dieser Prozess wird von der Lehrkraft moderiert. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind, sondern auch in vorliegenden Gegenständen, wo der Computer zuerst "unsichtbar" ist. Bei diesen Gegenständen kann vor allem aus der Funktion geschlossen werden, dass darin ein Informatiksystem enthalten ist.

'''Stolpersteine:'''

Bei der Kategorisierung muss darauf geachtet werden, dass "enthält einen Computer" nicht mit "funktioniert mit Strom" gleichgesetzt wird. Zum Beispiel benötigt die ganz normale Uhr an der Wand des Klassenzimmers auch eine Batterie, um das Uhrwerk anzutreiben. Dieses funktioniert üblicherweise aber rein mechanisch und beinhaltet kein Computer, obwohl es mit Strom funktioniert.

'''Wortspeicher:'''

Computer, PC, Laptop, Rechner
|
|-
|'''Arbeitsphase II/Reflexion:'''

Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern (ggf. in Partnerarbeit).

Mögliche Impulse:

*Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet?
*Wann benutzt du einen Computer?
|
|}

===Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“<ref name=":0" />===
In dieser Einheit werden die Bauteile eines Computers mit exemplarisch gezeichneten Abbildungen kennengelernt. Die Bauteile werden im [[Ein Blick in den Computer/ Komponenten/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] näher erklärt.

'''Vorbereitung für die Lehrkraft:'''

*[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten & Bildkarten]] der Bauteile kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor"]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Kopiervorlagen]] zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)

 
[[Datei:Kopiervorlagen Laptop basteln.png|zentriert|mini|690x690px|So werden die Kopiervorlagen kopiert (Bilder nach Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW <ref name=":1" />)]]

'''Mögliche Hausaufgabe:'''

Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab oder im Anschluss an die Einheit als Hausaufgabe aufgegeben werden.
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren.

Es werden die Begriffskarten der Komponenten (Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU) sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. Die SuS können Vermutungen anstellen, welches Bauteil zu welchem Begriff gehört.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten]]

[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Bildkarten 5 Computer-komponenten]]
|-
|'''Arbeitsphase I:'''

Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können.
|[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB1]] [[Datei:Ein Blick Ab1.png|mini|130x130px]][[Ein Blick in den Computer/ Tippkarten|Tippkarten]]
|-
|'''Arbeitsphase II'''

Die SuS erhalten eine Bauanleitung. Zuerst sollen sie diese in vier Teile zerschneiden, sodass sie ein Heftchen erhalten. Dann werden sie in den weiteren Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten, sich die geeigneten Materialien von der Lehrkraft abholen und diese ausmalen, -schneiden und zusammenkleben.

Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder so ihren eigenen Laptop. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.

'''Stolpersteine:'''

*Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Bastelvorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. In einem richtigen Laptop wäre die Festplatte innen verbaut, würde aber andere Bauteile verdecken und man könnte nicht mehr so viel sehen.

*CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung,]]
[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Bastelvorlagen]]

fertig gebastelte Musterlösungen
|-
|'''Reflexion:'''

Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird.

Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern:

· Was sind die Besonderheiten deines Laptops?

· Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht?

· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht?

· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops

Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bastelvorlage zeigt, wie die Bauteile in einem PC angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann.
|fertig gebastelte Laptops der Kinder
|}

===Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“<ref name=":0" />===
Sie wollen Ihre Urlaubsfotos anschauen, öffnen den Ordner und klicken eins an. Das Bild wird in sekundenschnelle in dem voreingestellten Programm geöffnet. Doch was passiert hierbei im Computer? Im [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] wird der Ablauf schematisch erklärt. Im Unterricht kann der Ablauf im Computer durch ein [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] nachempfunden werden.

Die Einheit kann wie folgt ablaufen:
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg/ Überleitung:'''

Als Überleitung zu den gebastelten Laptops kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies kann theoretisch durchgesprochen werden, aber auch vorne am Beamer mit einem Beispielfoto durchgeführt werden.

Leitfragen:

*Ich habe ein Bild auf meinem Computer gespeichert und möchte dieses nun öffnen, um es mir anzuschauen. Was muss ich dafür tun?

Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Bild mit einem Standardprogramm zu öffnen.

*Könnt ihr euch erklären, was in dem Computer vorgeht, wenn das Bild angeklickt und geöffnet wird?

Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll.
|Beamer, Computer mit Foto
|-
|'''[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] vorbereiten:'''
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 spielt zuerst das Rollenspiel „Text anzeigen“. Die beiden anderen Gruppen nehmen eine Beobachtungsposition ein.

In einem Rollenspiel sind sieben Rollen vorgesehen.

*Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder komplexere Rollen teilen.
*Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden.

Die Lehrkraft nimmt die Rolle des Spielleiters ein. Der Spielleiter stellt die gefüllte Festplattenkiste auf einen Tisch und befestigt den „Bildschirm“ an der Tafel. Er verteilt die Rollenkarten an die Kinder der Gruppe 1. Jedes Kind soll seine Rolle für sich durchlesen. [[Datei:Lageplan.png|mini|600x600px|Lageplan Rollenspiel - Rollen und ihre Materialien aus Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW<ref name=":1">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>|alternativtext=]]

Die beobachtenden Kinder werden zu den verschiedenen Rollen zugeteilt und sollen im folgenden Rollenspiel speziell ihre zugeteilten Rollen beobachten. Sie erhalten einen spezifischen Beobachtungsauftrag (hier am Beispiel ''Festplatte''):

*Beobachte den Schüler ''Festplatte'' ganz genau. Was tut er? Welche Aufgaben hat er im Computer?

*Bespreche dich nach dem Rollenspiel mit deinen Mitschülern, die auch die ''Festplatte'' beobachtet haben.
|[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Materialien für 3 Rollenspiele]]
|-
|'''Rollenspiel vorspielen'''
Das Rollenspiel „Text anzeigen“ wird durchgespielt, indem jedes Kind der Gruppe 1 die Aufträge ausführt, die auf den Rollenkarten stehen. Der Lehrer kann zu Beginn unterstützen, indem er durch seine Übersicht ansagt, welches Kind als nächstes an der Reihe ist.

Anschließend können die beobachtenden Schüler beschreiben, welche Aufgabe die einzelnen Rollen hatten.

Dann werden die Gruppen getauscht:

*Gruppe 2 spielt das Rollenspiel „Bild anzeigen“ vor
*Gruppe 3 spielt das Rollenspiel „Musik abspielen“ vor

Zur Besprechung dieser Rollenspiele kann zusätzlich thematisiert werden: Fallen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den anderen Rollenspielen auf?
|
|
|-
|'''„Blindes“ Rollenspiel'''
Nachdem alle Rollenspiele durchgespielt wurden, werden alle Rollenspiele zusammengelegt. Dazu werden alle drei Bildschirme an der Tafel nebeneinander befestigt, die Maus erhält die Codeblätter aus allen Rollenspielen und es wird eine Festplattenkiste benötigt. Nur der Nutzer und die Maus können den Bildschirm sehen. Alle anderen Rollen müssen sich ggf. von der Tafel wegdrehen. Wie in den Rollenspielen vorher schon aufgefallen sein könnte, haben die meisten Rollen immer dieselben Aufträge – unabhängig davon, ob am Ende ein Bild oder ein Text angezeigt werden soll. Der Nutzer kann sich nun aussuchen, ob er auf das Haus, „Alle meine Entchen“ oder „Brief an meine Lehrerin“ klickt. Die Maus gibt dann das entsprechende Codeblatt weiter. Die weiteren Rollen arbeiten nun „blind“ ihre Aufträge ab. Am Ende sollte genau das am Bildschirm angezeigt werden, was am Anfang vom Nutzer angetippt wurde.
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|'''Rollenspiel besprechen'''
*Die Aufgaben der verschiedenen Rollen werden besprochen.
*Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#interne Rollen wie CPU und Arbeitsspeicher machen immer dasselbe
#es werden immer Daten (Programme und Dateien aus der Festplatte abgeholt)

*Unterschiede zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#es werden, abhängig von dem was die Maus generiert, verschiedenen Programme und Dateien angezeigt

*Das „blinde“ Rollenspiel zeigt, dass die inneren Bauteile gar nicht wirklich wissen, was sie machen, da sie nur Befehle abarbeiten, aber gar nicht wissen, was genau der Nutzer angetippt hat. Trotzdem schaffen sie es, dass am Ende das Richtige angezeigt wird.

*Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen oder mal abgelenkt sind.
|
|-
|'''Transfer'''
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren.
|
|}

===Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer<ref name=":0" />===
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/ Computern gearbeitet wird.
|Tafel, Papier
|-
|'''Verbindung zur Einführungsstunde:'''

Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/ Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/ Desktopcomputern. In allen Informatiksystemen spielen sich aber ähnliche Vorgehensweisen ab, wie im Rollenspiel gesehen: Eingaben werden von den verschiedenen Bauteilen verarbeitet und aus den Speichern geholt, um eine Ausgabe zu erzeugen. Deshalb wird dieses Prinzip auch '''EVA''' genannt: Eingabe- Verarbeitung- Ausgabe
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|} 

==weiterführende Videos und Informationen==

*KIT: Wie funktioniert ein Computer? Genaues Erklären des Speicherprozesses https://www.youtube.com/watch?v=tNUI7q4GpbU
*Sendung mit der Maus: Erklären des Vorgangs im Computer beim Einschalten und be Eingabeprozessen https://www.youtube.com/watch?v=5PJZz04JGjs&t=7s
*

==Evaluation des Unterrichtsreihe==
Die Unterrichtsreihe wird evaluiert, indem die Einheiten in verschiedenen Grundschulen im Rahmen des Sachunterrichts oder in AG´s ausprobiert werden. Die Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge werden während dieser Phase laufend in die Reihenbeschreibung oben eingearbeitet.

Bisher hat eine [[Ein Blick in den Computer/ Evaluation|erste Erprobung]] im Rahmen einer AG stattgefunden, die vor allem für Einheit 2 neue Erkenntnisse geliefert hat. Eine zweite Erprobung der Unterrichtsreihe sollte im März 2020 stattfinden, die aber aufgrund von den Schulschließungen wegen Corona nicht durchgeführt werden konnte.

==Verknüpfung mit den anderen Modulen aus "Informatik an Grundschulen"==
Diese Reihe kann durch die Module "Robotik" und Digitale Welt aus dem Projekt [[Informatik an Grundschulen]] ergänzt werden. Der Aufbau eines Computers mit dem EVA-Prinzip wird ebenfalls im Robotik-Modul thematisiert, da auch Roboter einem solchen Prinzip entsprechen. In dem Modul werden die technischen und gesellschaftlichen Aspekte von Robotern untersucht und erste Programmiererfahrungen gewonnen.

Man kann ebenfalls eine Verbindung zum Modul "Digitale Welt" ziehen. Im Rollenspiel (Einheit 2 dieser Reihe) können die Kinder die Kommunikation in einem Computer nachempfinden. Dort kann im Anschluss thematisiert werden, dass die Bauteile nicht wirklich untereinander auf Deutsch "reden". Ihre Kommunikation basiert auf Befehlen und Daten, die sie im Binärcode übermitteln. Die Codierung von Zahlen aus unserem bekannten Dezimalsystem oder Buchstaben in das Binärsystem (Nullen und Einsen) wird im Modul "Digitale Welt" gezeigt und durch Codieren von Nachrichten geübt.

==Digitkits: Ein Blick in den Computer==
Nach der Erprobung soll eine Kiste mit allen Materialien der Unterrichtsreihe befüllt werden, die zur Umsetzung der Reihe nötig sind. Lehrkräfte können sich die Kiste ([[Grundschule/digikits|digikits]]) ausleihen und werden so entlastet, da sie die Materialien direkt vorliegen haben.

Die Kiste soll mit den folgenden Materialien befüllt sein:

*Mappe mit Reihenplanung, Kopiervorlagen der Arbeitsblätter und fachlichem Hintergrund
*Bildkarten für den Einstieg
*Wort-& Bildkarten mit Komponenten des Computers (Einheit 1)
*Kopiervorlagen zum Laptop Basteln (Einheit 1)
*fertig gebastelte Laptops
*einen alten Laptop, der auseinandergeschraubt werden kann, um ihn mit den gebastelten Laptops zu vergleichen
*fertige Sets für alle 3 Rollenspiele (Einheit 2)

 
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
<references />
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ein Blick in den Computer

2021-10-02T16:50:51Z

Gutleben: /* Ablauf der Unterrichtsreihe */

Diese Unterrichtsreihe ist für die [[Informatik an Grundschulen]] konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende [[Informatiksysteme|Informatiksystem]] "Computer" zu gewähren. Die Unterrichtsreihe ist im Original auf der [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html Seite des Schulministeriums] zu finden und steht unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA.

Oft werden technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.<ref name=":0">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>

==Ziel der Unterrichtsreihe==
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz von Informatiksystemen in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.<ref name=":0" />

==Zu erwerbende Kompetenzen==
 
{| class="wikitable"
|+
!
!Die Schülerinnen und Schüler …
!Inhaltsbereich
!Prozessbereich
|-
|C-K1
|unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
|Informatiksysteme,
Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen,
Darstellen & Interpretieren
|-
|C-K2
|ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K3
|ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K4
|erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
|Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren
|-
|C-K5
|verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K6
|reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten
|}

Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI.

Die Reihe kann ebenfalls in den [[Medienkompetenzrahmen]] NRW und in den Kernlehrplan Sachunterricht [[Ein Blick in den Computer/ Einordnung|eingeordnet]] werden.

==Ablauf der Unterrichtsreihe==

{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|'''Einführung'''

„Die Vielfalt der Computerwelt“
||Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind.||1 Einzel-stunde
|-
|'''Einheit 1'''

„Wir bauen unseren eigenen Laptop“
||Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 2'''

„Was passiert innerhalb des Computers?“
||Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar.||1 Doppel-stunde
|-

|'''Reflexion/ Ausblick'''

„Berufe, Computer und künstliche Intelligenz"

„Kann der Computer den Menschen ersetzen?”
||Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können.

||1 Einzel-stunde
|} 

==Genaue Beschreibung der Einheiten==

===Einführung<ref name=":0" />===
Zur Einführung wird das Vorkommen von Computer im Alltag thematisiert. Im [[Ein Blick in den Computer/ Einführung/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] werden dazu einige Beispiele genannt.

'''Hausaufgabe zur Stunde:''' Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. ''Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden.''
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg im Stuhlkreis'''
In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das folgende Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken.

Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist.
|· Mitgebrachte Gegenstände

· Ideenkarten

· Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände
|-
|'''Arbeitsphase:'''

Auf den genannten Alltagserfahrungen aufbauend denken die SuS über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach.

Folgender Impuls kann gegeben werden: ''„Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“''

Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen.

Dieser Prozess wird von der Lehrkraft moderiert. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind, sondern auch in vorliegenden Gegenständen, wo der Computer zuerst "unsichtbar" ist. Bei diesen Gegenständen kann vor allem aus der Funktion geschlossen werden, dass darin ein Informatiksystem enthalten ist.

'''Stolpersteine:'''

Bei der Kategorisierung muss darauf geachtet werden, dass "enthält einen Computer" nicht mit "funktioniert mit Strom" gleichgesetzt wird. Zum Beispiel benötigt die ganz normale Uhr an der Wand des Klassenzimmers auch eine Batterie, um das Uhrwerk anzutreiben. Dieses funktioniert üblicherweise aber rein mechanisch und beinhaltet kein Computer, obwohl es mit Strom funktioniert.

'''Wortspeicher:'''

Computer, PC, Laptop, Rechner
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|'''Arbeitsphase II/Reflexion:'''

Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern (ggf. in Partnerarbeit).

Mögliche Impulse:

*Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet?
*Wann benutzt du einen Computer?
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===Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“<ref name=":0" />===
In dieser Einheit werden die Bauteile eines Computers mit exemplarisch gezeichneten Abbildungen kennengelernt. Die Bauteile werden im [[Ein Blick in den Computer/ Komponenten/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] näher erklärt.

'''Vorbereitung für die Lehrkraft:'''

*[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten & Bildkarten]] der Bauteile kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor"]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Kopiervorlagen]] zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)

 
[[Datei:Kopiervorlagen Laptop basteln.png|zentriert|mini|690x690px|So werden die Kopiervorlagen kopiert (Bilder nach Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW <ref name=":1" />)]]

'''Mögliche Hausaufgabe:'''

Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab oder im Anschluss an die Einheit als Hausaufgabe aufgegeben werden.
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren.

Es werden die Begriffskarten der Komponenten (Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU) sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. Die SuS können Vermutungen anstellen, welches Bauteil zu welchem Begriff gehört.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten]]

[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Bildkarten 5 Computer-komponenten]]
|-
|'''Arbeitsphase I:'''

Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können.
|[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB1]] [[Datei:Ein Blick Ab1.png|mini|130x130px]][[Ein Blick in den Computer/ Tippkarten|Tippkarten]]
|-
|'''Arbeitsphase II'''

Die SuS erhalten eine Bauanleitung. Zuerst sollen sie diese in vier Teile zerschneiden, sodass sie ein Heftchen erhalten. Dann werden sie in den weiteren Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten, sich die geeigneten Materialien von der Lehrkraft abholen und diese ausmalen, -schneiden und zusammenkleben.

Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder so ihren eigenen Laptop. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.

'''Stolpersteine:'''

*Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Bastelvorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. In einem richtigen Laptop wäre die Festplatte innen verbaut, würde aber andere Bauteile verdecken und man könnte nicht mehr so viel sehen.

*CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung,]]
[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Bastelvorlagen]]

fertig gebastelte Musterlösungen
|-
|'''Reflexion:'''

Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird.

Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern:

· Was sind die Besonderheiten deines Laptops?

· Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht?

· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht?

· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops

Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bastelvorlage zeigt, wie die Bauteile in einem PC angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann.
|fertig gebastelte Laptops der Kinder
|}

===Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“<ref name=":0" />===
Sie wollen Ihre Urlaubsfotos anschauen, öffnen den Ordner und klicken eins an. Das Bild wird in sekundenschnelle in dem voreingestellten Programm geöffnet. Doch was passiert hierbei im Computer? Im [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] wird der Ablauf schematisch erklärt. Im Unterricht kann der Ablauf im Computer durch ein [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] nachempfunden werden.

Die Einheit kann wie folgt ablaufen:
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
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|'''Einstieg/ Überleitung:'''

Als Überleitung zu den gebastelten Laptops kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies kann theoretisch durchgesprochen werden, aber auch vorne am Beamer mit einem Beispielfoto durchgeführt werden.

Leitfragen:

*Ich habe ein Bild auf meinem Computer gespeichert und möchte dieses nun öffnen, um es mir anzuschauen. Was muss ich dafür tun?

Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Bild mit einem Standardprogramm zu öffnen.

*Könnt ihr euch erklären, was in dem Computer vorgeht, wenn das Bild angeklickt und geöffnet wird?

Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll.
|Beamer, Computer mit Foto
|-
|'''[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] vorbereiten:'''
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 spielt zuerst das Rollenspiel „Text anzeigen“. Die beiden anderen Gruppen nehmen eine Beobachtungsposition ein.

In einem Rollenspiel sind sieben Rollen vorgesehen.

*Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder komplexere Rollen teilen.
*Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden.

Die Lehrkraft nimmt die Rolle des Spielleiters ein. Der Spielleiter stellt die gefüllte Festplattenkiste auf einen Tisch und befestigt den „Bildschirm“ an der Tafel. Er verteilt die Rollenkarten an die Kinder der Gruppe 1. Jedes Kind soll seine Rolle für sich durchlesen. [[Datei:Lageplan.png|mini|600x600px|Lageplan Rollenspiel - Rollen und ihre Materialien aus Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW<ref name=":1">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>|alternativtext=]]

Die beobachtenden Kinder werden zu den verschiedenen Rollen zugeteilt und sollen im folgenden Rollenspiel speziell ihre zugeteilten Rollen beobachten. Sie erhalten einen spezifischen Beobachtungsauftrag (hier am Beispiel ''Festplatte''):

*Beobachte den Schüler ''Festplatte'' ganz genau. Was tut er? Welche Aufgaben hat er im Computer?

*Bespreche dich nach dem Rollenspiel mit deinen Mitschülern, die auch die ''Festplatte'' beobachtet haben.
|[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Materialien für 3 Rollenspiele]]
|-
|'''Rollenspiel vorspielen'''
Das Rollenspiel „Text anzeigen“ wird durchgespielt, indem jedes Kind der Gruppe 1 die Aufträge ausführt, die auf den Rollenkarten stehen. Der Lehrer kann zu Beginn unterstützen, indem er durch seine Übersicht ansagt, welches Kind als nächstes an der Reihe ist.

Anschließend können die beobachtenden Schüler beschreiben, welche Aufgabe die einzelnen Rollen hatten.

Dann werden die Gruppen getauscht:

*Gruppe 2 spielt das Rollenspiel „Bild anzeigen“ vor
*Gruppe 3 spielt das Rollenspiel „Musik abspielen“ vor

Zur Besprechung dieser Rollenspiele kann zusätzlich thematisiert werden: Fallen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den anderen Rollenspielen auf?
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|'''„Blindes“ Rollenspiel'''
Nachdem alle Rollenspiele durchgespielt wurden, werden alle Rollenspiele zusammengelegt. Dazu werden alle drei Bildschirme an der Tafel nebeneinander befestigt, die Maus erhält die Codeblätter aus allen Rollenspielen und es wird eine Festplattenkiste benötigt. Nur der Nutzer und die Maus können den Bildschirm sehen. Alle anderen Rollen müssen sich ggf. von der Tafel wegdrehen. Wie in den Rollenspielen vorher schon aufgefallen sein könnte, haben die meisten Rollen immer dieselben Aufträge – unabhängig davon, ob am Ende ein Bild oder ein Text angezeigt werden soll. Der Nutzer kann sich nun aussuchen, ob er auf das Haus, „Alle meine Entchen“ oder „Brief an meine Lehrerin“ klickt. Die Maus gibt dann das entsprechende Codeblatt weiter. Die weiteren Rollen arbeiten nun „blind“ ihre Aufträge ab. Am Ende sollte genau das am Bildschirm angezeigt werden, was am Anfang vom Nutzer angetippt wurde.
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|'''Rollenspiel besprechen'''
*Die Aufgaben der verschiedenen Rollen werden besprochen.
*Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#interne Rollen wie CPU und Arbeitsspeicher machen immer dasselbe
#es werden immer Daten (Programme und Dateien aus der Festplatte abgeholt)

*Unterschiede zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#es werden, abhängig von dem was die Maus generiert, verschiedenen Programme und Dateien angezeigt

*Das „blinde“ Rollenspiel zeigt, dass die inneren Bauteile gar nicht wirklich wissen, was sie machen, da sie nur Befehle abarbeiten, aber gar nicht wissen, was genau der Nutzer angetippt hat. Trotzdem schaffen sie es, dass am Ende das Richtige angezeigt wird.

*Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen oder mal abgelenkt sind.
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|'''Transfer'''
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren.
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|}

===Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer<ref name=":0" />===
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/ Computern gearbeitet wird.
|Tafel, Papier
|-
|'''Verbindung zur Einführungsstunde:'''

Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/ Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/ Desktopcomputern. In allen Informatiksystemen spielen sich aber ähnliche Vorgehensweisen ab, wie im Rollenspiel gesehen: Eingaben werden von den verschiedenen Bauteilen verarbeitet und aus den Speichern geholt, um eine Ausgabe zu erzeugen. Deshalb wird dieses Prinzip auch '''EVA''' genannt: Eingabe- Verarbeitung- Ausgabe
|
|} 

==weiterführende Videos und Informationen==

*KIT: Wie funktioniert ein Computer? Genaues Erklären des Speicherprozesses https://www.youtube.com/watch?v=tNUI7q4GpbU
*Sendung mit der Maus: Erklären des Vorgangs im Computer beim Einschalten und be Eingabeprozessen https://www.youtube.com/watch?v=5PJZz04JGjs&t=7s
*

==Evaluation des Unterrichtsreihe==
Die Unterrichtsreihe wird evaluiert, indem die Einheiten in verschiedenen Grundschulen im Rahmen des Sachunterrichts oder in AG´s ausprobiert werden. Die Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge werden während dieser Phase laufend in die Reihenbeschreibung oben eingearbeitet.

Bisher hat eine [[Ein Blick in den Computer/ Evaluation|erste Erprobung]] im Rahmen einer AG stattgefunden, die vor allem für Einheit 2 neue Erkenntnisse geliefert hat. Eine zweite Erprobung der Unterrichtsreihe sollte im März 2020 stattfinden, die aber aufgrund von den Schulschließungen wegen Corona nicht durchgeführt werden konnte.

==Verknüpfung mit den anderen Modulen aus "Informatik an Grundschulen"==
Diese Reihe kann durch die Module "Robotik" und Digitale Welt aus dem Projekt [[Informatik an Grundschulen]] ergänzt werden. Der Aufbau eines Computers mit dem EVA-Prinzip wird ebenfalls im Robotik-Modul thematisiert, da auch Roboter einem solchen Prinzip entsprechen. In dem Modul werden die technischen und gesellschaftlichen Aspekte von Robotern untersucht und erste Programmiererfahrungen gewonnen.

Man kann ebenfalls eine Verbindung zum Modul "Digitale Welt" ziehen. Im Rollenspiel (Einheit 2 dieser Reihe) können die Kinder die Kommunikation in einem Computer nachempfinden. Dort kann im Anschluss thematisiert werden, dass die Bauteile nicht wirklich untereinander auf Deutsch "reden". Ihre Kommunikation basiert auf Befehlen und Daten, die sie im Binärcode übermitteln. Die Codierung von Zahlen aus unserem bekannten Dezimalsystem oder Buchstaben in das Binärsystem (Nullen und Einsen) wird im Modul "Digitale Welt" gezeigt und durch Codieren von Nachrichten geübt.

==Digitkits: Ein Blick in den Computer==
Nach der Erprobung soll eine Kiste mit allen Materialien der Unterrichtsreihe befüllt werden, die zur Umsetzung der Reihe nötig sind. Lehrkräfte können sich die Kiste ([[Grundschule/digikits|digikits]]) ausleihen und werden so entlastet, da sie die Materialien direkt vorliegen haben.

Die Kiste soll mit den folgenden Materialien befüllt sein:

*Mappe mit Reihenplanung, Kopiervorlagen der Arbeitsblätter und fachlichem Hintergrund
*Bildkarten für den Einstieg
*Wort-& Bildkarten mit Komponenten des Computers (Einheit 1)
*Kopiervorlagen zum Laptop Basteln (Einheit 1)
*fertig gebastelte Laptops
*einen alten Laptop, der auseinandergeschraubt werden kann, um ihn mit den gebastelten Laptops zu vergleichen
*fertige Sets für alle 3 Rollenspiele (Einheit 2)

 
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
<references />
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-09-05T10:53:43Z

Gutleben: /* Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:04.1AB_Problemlösekreislauf.pdf|04.1AB_Problemlösekreislauf]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Frühling_mL.pdf|04.1AB_Problem_Frühling]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Sommer_mL.pdf|04.1AB_Problem_Sommer]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Herbst_mL.pdf|04.1AB_Problem_Herbst]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Winter_mL.pdf|04.1AB_Problem_Winter]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_kaninchenloch_mL.pdf|04.1AB_Problem_Kaninchenloch]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Wege_mL.pdf|04.1AB_Problem_Wege]]

- [[:Datei:04.1M_PuzzleteileOzobot_Startkonfiguration.pdf|04.1M PuzzleteileOzobot Startkonfiguration]] und [[:Datei:04.1M_PuzzleteileOzobot.pptx|04.1MPuzzleteile_Ozobot]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· [[:Datei:04.1AB_Problemlösekreislauf.pdf|04.1AB_Problemlösekreislauf]]
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben (verschiedene "Problem"-Arbeitsblätter)

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:04.2M_Ozobot_Befehle.pdf|04.2M_Ozobot_Befehle]]

- [[:Datei:04.2M_Einführung_Ozoblockly.pdf|04.2M_Einführung_Ozoblockly]]

- [[:Datei:04.2AB_Viereck.pdf|04.2AB_Viereck]]

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· [[:Datei:04.2M_Ozobot_Befehle.pdf|04.2M_Ozobot_Befehle]]

· [[:Datei:04.2M_Einführung_Ozoblockly.pdf|04.2M_Einführung_Ozoblockly]]

· [[:Datei:04.2AB_Viereck.pdf|04.2AB_Viereck]]
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-09-05T10:48:26Z

Gutleben: /* Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:04.1AB_Problemlösekreislauf.pdf|04.1AB_Problemlösekreislauf]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Frühling_mL.pdf|04.1AB_Problem_Frühling]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Sommer_mL.pdf|04.1AB_Problem_Sommer]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Herbst_mL.pdf|04.1AB_Problem_Herbst]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Winter_mL.pdf|04.1AB_Problem_Winter]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_kaninchenloch_mL.pdf|04.1AB_Problem_Kaninchenloch]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Wege_mL.pdf|04.1AB_Problem_Wege]]

- [[:Datei:04.1M_PuzzleteileOzobot_Startkonfiguration.pdf|04.1M PuzzleteileOzobot Startkonfiguration]] und [[:Datei:04.1M_PuzzleteileOzobot.pptx|04.1MPuzzleteile_Ozobot]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· [[:Datei:04.1AB_Problemlösekreislauf.pdf|04.1AB_Problemlösekreislauf]]
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben (verschiedene "Problem"-Arbeitsblätter)

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-09-05T10:45:04Z

Gutleben: /* Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:04.1AB_Problemlösekreislauf.pdf|04.1AB_Problemlösekreislauf]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Frühling_mL.pdf|04.1AB_Problem_Frühling]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Sommer_mL.pdf|04.1AB_Problem_Sommer]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Herbst_mL.pdf|04.1AB_Problem_Herbst]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Winter_mL.pdf|04.1AB_Problem_Winter]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_kaninchenloch_mL.pdf|04.1AB_Problem_Kaninchenloch]]

- [[:Datei:04.1AB_Problem_Wege_mL.pdf|04.1AB_Problem_Wege]]

- [[:Datei:04.1M_PuzzleteileOzobot_Startkonfiguration.pdf|04.1M PuzzleteileOzobot Startkonfiguration]] und [[:Datei:04.1M_PuzzleteileOzobot.pptx|04.1MPuzzleteile_Ozobot]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T14:09:05Z

Gutleben: /* Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T14:08:06Z

Gutleben: /* Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T14:07:50Z

Gutleben: /* Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3) </nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T14:06:16Z

Gutleben: /* Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- [[:Datei:05.1AB_Weiterentwicklung.pdf|05.1AB_Weiterentwicklung]] (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T14:03:31Z

Gutleben: /* Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T14:02:31Z

Gutleben: /* Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Problemstellungen]] (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- [[:Datei:05.2AB_Fragestellungen.pdf|AB Reflexionsfragen]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den [[:Datei:05.2AB_Wer_ist_Schuld.pdf|Dilemmageschichten]]
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:56:45Z

Gutleben: /* Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|
· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:55:56Z

Gutleben: /* Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
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|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
| - [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]
- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:54:19Z

Gutleben: /* Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick

- [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:52:43Z

Gutleben: /* Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- Ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

· ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

· [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:49:32Z

Gutleben: /* Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- [[:Datei:03.2AB_Linien_und_Kurven.pdf|03.2AB_Linien_und_Kurven]]

- Ggf. [[:Datei:03.2_Setkarten_beschriftet.pdf|03.2_Setkarten_beschriftet]] oder [[:Datei:03.2M_Setkarten_unbeschriftet.pdf|03.2_Setkarten_unbeschriftet]]

- [[:Datei:03.2AB_Zeichnen.pdf|03.2AB_Zeichnen]]

- [[:Datei:03.2AB_Reflexion_mL.pdf|03.2AB_Reflexion]]

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|OzocodesDeutsch_3Versionen]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:33:48Z

Gutleben: /* Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]

- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder
[[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:32:05Z

Gutleben: /* Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument) oder [[:Datei:03.1_MWortspeicher_EVO.pdf|03.1_MWortspeicher_EVO]]
- [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.pdf|03.1M_Wortspeicher_bit]] (PDF) / [[:Datei:03.1M_Wortspeicher_bit.docx|03.1M_Wortspeicher_bit]] (Word-Dokument)
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· [[:Datei:03.1AB_EVA_Prinzip.pdf|03.1AB_EVA_Prinzip]]
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-08-14T13:24:07Z

Gutleben: /* Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

· [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

· [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

· [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

· [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

· [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

· [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

· ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

· [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Kategorie:Informatik an Grundschulen

2021-07-30T13:42:33Z

Gutleben:

Seiten dieser Kategorie sind Unterrichtsvorschläge, die aus dem Projekt ''Informatik an Grundschulen'' heraus entstanden sind.

In der Unterkategorie ''Glossar'' finden Sie Erklärungen verschiedener, für den Unterricht fachlich relevanter Begriffe.

Kategorie:Glossar

2021-07-30T13:29:03Z

Gutleben:

In diesem Glossar werden die wichtigsten Begriffe erklärt.
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Blue-Bot / Bee-Bot im Unterricht

2021-07-30T13:22:56Z

Gutleben:

==Einleitung==
In der vorgeschlagenen Unterrichtseinheit mit dem [[Lernroboter]] [[Bee-Bot & Blue-Bot|Blue-Bot]] sollen die Schülerinnen und Schüler an das (technische) [[Problemlösen]] herangeführt werden, wobei Grundlagen des [[Programmieren|Programmierens]] erarbeitet und genutzt werden. Der Blue-Bot bietet dabei einen niedrigschwelligen Zugang zum Thema und eignet sich somit auch für Schülerinnen und Schüler ohne entsprechende Vorkenntnisse. Um den Blue-Bot zu programmieren, müssen Befehle ausgesucht und eingegeben werden. Meistens soll dabei ein vorab festgelegtes Ziel erreicht werden, sodass Wahl und Reihenfolge der Befehle auf dieses auszurichten sind. Ziel dessen ist, dass die Kinder nach und nach an einen zielgerichteten, planvollen Umgang mit dem Blue-Bot herangeführt werden. Gehen sie anfangs vielleicht noch Schritt für Schritt vor, probieren vieles aus und handeln eher nach dem Prinzip „Versuch und Irrtum“, sollen sie mit der Erfahrung lernen auch längere Programmiersequenzen im Voraus zu planen und zu antizipieren. Einen wichtigen Aspekt stellt dabei auch die Überprüfung und gegebenenfalls Verbesserung der genutzten [[Algorithmus|Algorithmen]] dar. Im Austausch mit Mitschüler*innen soll deutlich werden, dass es oftmals mehrere zielführende Lösungen gibt. Dabei können die Lösungen verglichen und beurteilt werden.

==Beschreibung der Unterrichtssequenzen==
Im Folgenden werden vier Unterrichtssequenzen mit dem Blue-Bot / Bee-Bot beschrieben.

===Sequenz 1 – Einstieg in die Thematik über ein Rollenspiel===
Als Einstieg in die Thematik eignet sich ein Rollenspiel, bei dem ein Kind selbst in die Rolle eines Roboters schlüpft und von einem anderen Kind, dem/der Programmierer/in, durch Befehle gesteuert wird. Je nach räumlichen Gegebenheiten können hier jeweils 2er-Teams zusammenarbeiten oder ein Paar das Vorgehen für die ganze Klasse demonstrieren – Vorteil dieser Option ist, dass gemeinsame Entdeckungen gemacht werden können.

Der „Roboter“ bekommt die Augen verbunden. Anschließend bestimmt ein Kind einen Zielpunkt innerhalb des Klassenraums – dieser kann auch gut durch einen Gegenstand markiert werden. Nun versucht der/die „Programmierer/in“ den „Roboter“ durch verbale Befehle zum Ziel zu lenken. Dabei soll der Roboter keine Gegenständer oder Personen berühren. Der Fokus liegt hierbei bewusst, analog zur und als Vorgriff auf die Arbeit mit dem Blue-Bot, auf Bewegungsanweisungen.

Ziel dieser Aktivität ist, dass die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle braucht, damit er das macht, was der/die Programmierer/in möchte. Dieser Umstand sollte mit den Kindern gemeinsam klar herausgestellt werden.

Als Reflexion können mit den Kindern präzise Formulierungen erdacht werden. Hier können auch Unterschiede zwischen Befehlen thematisiert werden. Wie unterscheiden sich zum Beispiel „Gehe einen Schritt geradeaus“ und „Gehe geradeaus“ voneinander – was macht der Roboter, nachdem er den einen oder anderen Befehl bekommen hat?

An dieser Stelle wird zudem der Begriff ''programmieren'' eingeführt. Dazu können die Schülerinnen und Schüler gefragt werden, wie man es denn nennt, was der/die Programmierer/in mit dem Roboter macht, wenn er/sie ihm Befehle gibt. Der Begriff kann aber auch einfach von der Lehrkraft genannt werden. Die Schülerinnen und Schüler können nach ihren Vorstellungen vom Programmieren gefragt werden und es wird nach einer gemeinsamen Erklärung gesucht. Da es keine eindeutige Definition dessen gibt, liegt es an der Lehrperson, wie sie den Begriff einführen möchte. Für junge Schülerinnen und Schüler kann ''programmieren'' beispielsweise als Eingabe einer Befehlsfolge für eine Maschine erklärt werden – ''programmieren'' bedeutet so viel wie einer Maschine sagen, was sie machen soll, und zwar in einer Sprache, die die Maschine versteht (anfangs kann auch noch einfacher gesagt werden „… und zwar so, dass die Maschine die Befehle versteht.“ Diese Erklärung kann an späterer Stelle durch die Einführung des Begriffs ''Programmiersprache'' ergänzt werden.). Die gefundene/gegebene Erklärung sollte in einem Wortspeicher, einer Wörterliste oder ähnlichem festgehalten werden. Wichtig dabei ist, dass an späterer Stelle die Möglichkeit zur Ergänzung besteht.

===Sequenz 2 – Kennenlernen des Blue-Bots und seiner Funktionsweise===
In dieser Sequenz lernen die Schülerinnen und Schüler den Blue-Bot kennen. Sie erkunden in Gruppen seine Funktionsweise und erlernen so dessen Bedienung. In einer gemeinsamen Reflexion werden die Funktionen der einzelnen Tasten besprochen und auf einem Plakat festgehalten. Anschließend lösen die Kinder erste Aufgaben, für die sie kurze Programmierungssequenzen planen und mit dem Blue-Bot ausprobieren.

Zu Beginn bittet die Lehrkraft alle Schülerinnen und Schüler in einen Sitzkreis. Dann holt sie den Blue-Bot, schaltet ihn ein und stellt ihn als stummen Impuls in die Mitte des Sitzkreises. Sicherlich werden die Kinder bereits von sich aus spontane Assoziationen äußern – ansonsten fragt die Lehrkraft die Kinder, was sie sehen und was ihnen auffällt. Dabei kann der Blue-Bot auch einmal im Kreis herumgegeben werden, sodass alle Kinder ihn von nahmen betrachten können. Es ist davon auszugehen, dass die Schülerinnen und Schüler dabei bereits die Tasten auf dem Blue-Bot erwähnen. Darauf Bezug nehmend fragt die Lehrperson, was die Kinder vermuten, wofür die einzelnen Tasten da sind. Die Schülerinnen und Schüler stellen Vermutungen auf. Im Anschluss stellt die Lehrkraft den Blue-Bot wieder in die Kreismitte. Zusätzlich legt sie einen Gegenstand in kurzer Entfernung (ca. 10cm) vor ihm ab und fragt die Kinder, wie man es wohl schaffen könnte, dass der Blue-Bot den Gegenstand berührt, wobei der Gegenstand selbst nicht bewegt werden soll.

Oftmals ist es so, dass die Kinder vorschlagen die „vorwärts“-Taste zu drücken, was dann von einem Kind ausprobiert werden darf. Der Blue-Bot bewegt sich in diesem Fall allerdings nicht. Die Schülerinnen und Schüler müssen also weiter überlegen. Es kann gut sein, dass zeitnah ein Kind auf die Idee kommt die grüne „GO“-Taste zu drücken, wodurch das gewünschte Ergebnis erreicht wird. Auch wenn diese Idee nicht geäußert wird, kann die nachfolgende Gruppenarbeit begonnen werden – in diesem Fall wird den Schülerinnen und Schülern gesagt, dass sie während der Gruppenarbeitsphase auch herausfinden sollen, wie die Aufgabe gelöst werden kann. (ca. 5-10 Minuten)

Die Schülerinnen und Schüler bekommen nun den Auftrag in Gruppen zusammenzuarbeiten und herauszufinden, welche Funktionen die einzelnen Tasten des Blue-Bots haben. Dabei soll jedes Kind den Blue-Bot auch einmal selbst bedienen. Ihre Erkenntnisse sollen die Schülerinnen und Schüler auf einem Blatt festhalten, wobei ihnen die Form freigestellt ist. Kinder erkennen die Funktionen der Tasten häufig schneller als man denkt und finden auch kreative Wege der Ergebnisdarstellung. Der Blue-Bot und das selbstständige, direkte Handeln mit diesem stellen dabei in der Regel einen hohen Motivationsanreiz dar. Die Lehrkraft nimmt sich in dieser Phase zurück, beobachtet vor allem und gibt, falls nötig, Tipps. Insbesondere die „X“-Taste (löschen) kann ein Hindernis darstellen, bei dem die Lehrkraft einen Hinweis geben kann. Gegebenenfalls können optionale Tipp-Karten angeboten werden. Die Kinder dürfen aber ruhig auch ein bisschen knobeln. Falls einige Gruppen schneller fertig sind als andere, können diese den Blue-Bot weiter frei explorieren und bereits eigene, nicht angeleitete Programmierungen vornehmen. (ca. 10-15 Minuten)

In einer gemeinsamen Reflexion werden die Entdeckungen besprochen. Neben der Funktion der einzelnen Tasten können auch weitere Aspekte thematisiert werden, zum Beispiel, ob es bei manchen Tasten schwieriger war ihre Funktion zu entdecken, bei der Steuerung etwas besonders aufgefallen ist und ähnliches. Zur Ergebnissicherung wird ein zuvor vorbereites Plakat genutzt, auf dem die Aufsicht eines Blue-Bots abgebildet ist und Striche zu den einzelnen Tasten führen. Die Lehrperson erklärt den Kindern an dieser Stelle, dass sie angefangen hat ein Plakat zum Blue-Bot zu gestalten und gerne die Hilfe der Schülerinnen und Schüler bei der Fertigstellung hätte. Sie fragt die Schülerinnen und Schüler was noch fehlt – gegebenenfalls fragt sie gezielt, was an die einzelnen Striche geschrieben werden könnte. Die Kinder formulieren im Austausch Beschriftungen für die einzelnen Tasten, welche die Lehrkraft auf das Plakat überträgt. Falls bisher nicht angesprochen, fragt die Lehrkraft noch nach einer passenden Überschrift für das Plakat, welche gemeinsam festgehalten wird. Im Idealfall wird in dieser bereits der Fachbegriff ''Programmierung'' oder ''programmieren'' genutzt – die Lehrkraft kann einen Tipp zur Verwendung des gelernten Begriffs geben. Das Plakat wird für die folgenden Unterrichtsstunden gut sichtbar im Klassenraum aufgehangen, sodass die Schülerinnen und Schüler bei der Weiterarbeit darauf zurückgreifen können. (ca. 10 Minuten)

Daran anknüpfend wird erneut das Programmieren thematisiert. Dabei wird fokussiert, was es bedeutet, dass der Maschine oder dem Roboter Befehle so gegeben werden, dass sie/er diese versteht. In diesem Zusammenhang wird der Begriff ''Programmiersprache'' eingeführt. Bei dem Blue-Bot besteht die Programmiersprache aus den Tastensymbolen, also den Pfeilen, dem Pausenzeichen, dem X/Kreuz und dem „GO“ (wobei es sich um ein Wort und kein Symbol handelt – trotzdem versteht der Blue-Bot es). Die Lehrkraft erklärt, dass die Schülerinnen und Schüler im weiteren Unterrichtsverlauf häufig, genau wie ausgebildete Programmierer*innen, die Programmiersprache zum Notieren der Befehle nutzen sollen. Auch dieser Begriff wird in den zuvor begonnenen Wortspeicher oder ähnliches übernommen.

Zur Verdeutlichung stellt die Lehrkraft den Blue-Bot erneut in den Sitzkreis und legt einen Gegenstand in einiger Entfernung dazu. Nun sollen die Kinder überlegen, wie der Blue-Bot programmiert werden kann, damit er den Gegenstand erreicht. Ein Kind darf seine Überlegung vorstellen und die passenden Symbole an die Tafel zeichnen. Die Lehrkraft unterstützt bei der richtigen Darstellung – dabei geht sie allerdings nur auf die von dem Kind benannten Befehle ein! Anschließend gibt ein anderes Kind die angezeichnete Sequenz in den Blue-Bot ein – dabei muss es sich genau an die vorgegebenen Befehle halten.

Die Lehrkraft reagiert an dieser Stelle je nach Lösung der Lernenden flexibel. Wichtig ist, dass am Ende allen Kindern klar ist, dass zu Beginn jeder Programmierungssequenz einmal die „X“-Taste (löschen) gedrückt werden muss. Andernfalls führt der Blue-Bot gegebenenfalls noch von früher gespeicherte Befehle aus. Am Schluss muss stets die „GO“-Taste betätigt werden, damit der Blue-Bot die eingegebenen Befehle ausführt. Beide Befehle gehören zur Programmierungssequenz und müssen mit angegeben werden. An dieser Stelle ist anzumerken, dass die „Löschen“-Funktion den Kindern am häufigsten Probleme bereitet. Oft ist ihnen nicht klar, dass zuvor eingegebene Befehle vom Blue-Bot gespeichert werden und eine spätere Programmierung diese dann ergänzt. Viele Kinder scheinen zu denken, dass eine Befehlsfolge nach der Ausführung automatisch gelöscht wird. Dieser Umstand sollte deshalb explizit gemacht werden. Je nach Klasse kann zusätzlich der Begriff ''Algorithmus'' für eine Befehlsabfolge, die zum gewünschten Ziel führt, eingeführt werden. (ca. 10-15 Minuten)

===Sequenz 3 – Übungsaufgaben mit dem Blue-Bot===
In dieser Sequenz lösen die Schülerinnen und Schüler verschiedene Aufgaben mit dem Blue-Bot. Dabei werden verschiedene Darstellungsweisen und Aufgabenformate genutzt. Ziel dabei ist, dass die Kinder nach und nach an einen zielgerichteten, planvollen Umgang mit dem Blue-Bot herangeführt werden. Gehen sie anfangs vielleicht noch Schritt für Schritt vor, probieren vieles aus und handeln eher nach dem Prinzip „Versuch und Irrtum“, sollen sie mit der Erfahrung lernen auch längere Programmiersequenzen im Voraus zu planen und zu antizipieren. Einen wichtigen Aspekt dabei stellt die Überprüfung und gegebenenfalls Verbesserung der genutzten Algorithmen dar. Die Programmierung des Blue-Bots fordert dabei in besonderer Weise die Reflexion der eigenen Eingabe heraus. Die Kinder können unmittelbar sehen, ob sie alles richtig gemacht haben oder der Blue-Bot sich anders bewegt hat als erwartet. In der Folge wird die eigene Programmierung überarbeitet – im Bedarfsfall auch mehrmals. Im Austausch mit anderen soll deutlich werden, dass es oftmals mehrere zielführende Lösungen gibt. Dabei können die Lösungen verglichen und beurteilt werden.

Die verschiedenen Aufgaben können den Schülerinnen und Schülern in Form eines Forscherheftes, einer Lerntheke oder ähnlichem dargeboten werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die Komplexität der Aufgaben sukzessiv zunimmt. Die Reihenfolge der Bearbeitung sollte also nicht komplett freigestellt werden. Es bietet sich ein Pool von Basisaufgaben, weiterführenden Aufgaben und Knobelaufgaben oder ähnlichem an. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass die Kinder Aufgaben verschiedener Formate ausprobieren. So kann zum Beispiel die Vorgabe gemacht werden, dass erst alles Basisaufgaben gelöst worden sein müssen, bevor die weiterführenden Aufgaben eines Aufgabenformats bearbeitet werden. Eine Aufgabe sollte für alle Schülerinnen und Schüler verpflichtend gestellt werden, sodass diese in einer gemeinsamen Reflexion besprochen werden kann.

Für diese Unterrichtssequenz werden Bodenpläne benötigt, die der Blue-Bot abfahren kann. Diese können entweder gekauft oder selbst gebastelt werden.

Folgende Aufgabenformate bieten sich an:

*Welchen Weg nimmt der Blue-Bot? Den Kindern wird in Form eines Arbeitsblatts ein Bodenplan vorgegeben, auf dem der Blue-Bot eingezeichnet ist. Dazu wird ein Algorithmus vorgegeben. Die Schülerinnen und Schüler sollen den Weg einzeichnen, den der Blue-Bot mit dieser Programmierung fährt und den Zielpunkt markieren.
*Wie muss der Blue-Bot programmiert werden? Die Schülerinnen und Schüler bekommen ein Arbeitsblatt, auf dem ein Bodenplan abgebildet ist, der auch in Originalgröße in der Klasse vorhanden ist. Auf dem Arbeitsblatt ist der Blue-Bot auf einem Startfeld eingezeichnet. Zudem ist ein Zielfeld markiert. Die Schülerinnen und Schüler sollen überlegen, wie der Blue-Bot vom Start- zum Zielfeld gesteuert werden kann und die nötigen Befehle in Programmiersprache notieren. Zur Planung können Blue-Bot und Originalbodenplan genutzt werden – zur Überprüfung der Planung sollen sie genutzt werden.
*Wie muss der Blue-Bot gesteuert werden? Die Schülerinnen und Schüler bekommen ein Arbeitsblatt, auf dem ein Bodenplan abgebildet ist. Der Blue-Bot ist auf einem Startfeld eingezeichnet. Zudem ist ein Zielfeld markiert. Die Schülerinnen und Schüler sollen überlegen, wie der Blue-Bot vom Start- zum Zielfeld gesteuert werden kann und die nötigen Befehle in „Menschensprache“ (also in Worten) versprachlichen.
*Dolmetschen für den Blue-Bot Die Schülerinnen und Schüler bekommen ein Arbeitsblatt, auf dem Befehle für den Blue-Bot in „Menschensprache“ stehen und übersetzen diese in Programmiersprache. Anmerkung: Bei der direkten Programmierung des Blue-Bots ist darauf zu achten, dass die Befehle vor dem Programmieren von den Kindern schriftlich festgehalten werden, da sie am Blue-Bot selbst nach der Eingabe nicht mehr sichtbar sind und nicht nachvollzogen werden können. So werden die Schüler:innenaktivitäten gesichert. Zudem ist es aus kognitiver Sicht auf diese Weise deutlich einfacher nach der Programmierung und Erprobung noch Änderungen/Verbesserungen an dem Algorithmus vorzunehmen.

Bei allen Übungen, bei denen der Blue-Bot direkt programmiert wird, ist darauf zu achten, dass die Befehle vor dem Programmieren von den Kindern schriftlich festgehalten werden, da sie am Blue-Bot selbst nach der Eingabe nicht mehr sichtbar sind und nicht nachvollzogen werden können. So werden die Aktivitäten der Schüler*innen gesichert. Zudem ist es aus kognitiver Sicht auf diese Weise deutlich einfacher nach der Programmierung und Erprobung noch Änderungen/Verbesserungen an dem Algorithmus vorzunehmen.

In einer gemeinsamen Reflexion wird mindestens die Pflichtaufgabe besprochen. Dies sollte eine Aufgabe sein, bei der die Schülerinnen und Schüler sich einen eigenen Algorithmus überlegen und notieren sollen, um den Blue-Bot von einem bestimmten Start- zu einem vorgegebenen Zielfeld zu steuern. Dabei sollte nicht unbedingt eine Lösung klar naheliegend sein, sodass die Kinder möglicherweise verschiedene Lösungen finden. In der Reflexion darf ein Kind seine Lösung an die Tafel schreiben (oder alternativ mit vorgefertigten Befehlskarten anheften). Die anderen vergleichen diese mit ihrer eigenen Lösung und nennen, falls vorhanden, weitere. Auch diese weiteren Lösungen werden an der Tafel festgehalten. Hat kein Kind eine andere Lösung erdacht, kann die Lehrkraft eine Alternative vorschlagen und die Schülerinnen und Schüler fragen, ob dieser Algorithmus auch funktionieren würde. Anschließend werden alle gesammelten Lösungen mit dem Blue-Bot auf dem Bodenplan überprüft. Es wird thematisiert, dass es verschiedene Lösungen gibt, die zum Ziel führen. Dabei können die Algorithmen miteinander verglichen werden. Dabei können Gemeinsamkeiten und Unterschiede besprochen, aber auch Vor- und Nachteile diskutiert werden. Die Schülerinnen und Schüler entdecken auf diesem Weg neue Sichtweisen, reflektieren ihre eigene Lösung noch einmal und erkennen gegebenenfalls Möglichkeiten zur Lösungsoptimierung.

===Sequenz 4 – Gruppenarbeit mit wechselnden Rollen===
Zum Abschluss der Einheit nehmen die Schülerinnen und Schüler im Rahmen einer Gruppenarbeit verschiedene Rollen ein, die unterschiedliche Zugänge zum Programmieren eröffnen. Hierbei arbeiten die Kinder, falls möglich, jeweils zu viert zusammen. Die Gruppen bekommen Bilder eines Bodenplans, der auch in Originalgröße in der Klasse vorhanden ist – dies ist wichtig, da die direkte Anwendung Bestandteil der Gruppenarbeit ist. Auf den Bildern ist der Blue-Bot mit einer bestimmten Blickrichtung auf einem Startfeld eingefügt und ein Zielfeld markiert – der Blue-Bot soll von diesem Start- zum Zielfeld gesteuert werden. Die Schülerinnen und Schüler übernehmen dabei verschiedene Aufgaben, die im Folgenden erklärt werden. Der Einfachheit halber werden die Kinder als Kind A, B, C und D bezeichnet.

'''Kind A''' schaut sich das Bild mit der Start-Ziel-Vorgabe an und überlegt, wie der Blue-Bot vom Start- zum Zielfeld gesteuert werden kann. Es verfasst eine Weganweisung in „Menschensprache“ (mit Worten).

'''Kind B''' schaut sich ebenfalls das Bild mit der Start-Ziel-Vorgabe an und überlegt, wie der Blue-Bot vom Start- zum Zielfeld gesteuert werden kann. Es verfasst jedoch eine Weganweisung in Programmiersprache.

Anmerkung: Kind A und Kind B müssen sich nicht absprechen und nicht den gleichen Weg wählen und beschreiben.

Anschließend liest Kind A Kind C die Weganweisung vor. '''Kind C''' antizipiert den Weg des Blue-Bots und nennt das Zielfeld, auf dem dieser landen wird. Dies ist gleichzeitig eine Kontrolle für die Weganweisung von Kind A. Stimmt das Zielfeld nicht, muss die Anweisung von Kind A überprüft werden – gibt es einen Fehler oder hat Kind C sich bei der Vorstellung des zurückgelegten Weges vertan?

Danach darf Kind B den Blue-Bot auf dem vorgegebenen Startfeld des Bodenplans im Klassenzimmer platzieren und heimlich seine Befehlsfolge eingeben. Dies stellt eine Kontrolle für Kind B dar – hat es richtig programmiert, kommt der Blue-Bot am vorgegebenen Zielfeld an. '''Kind D''' beobachtet den Weg, den der Blue-Bot zurücklegt, und schreibt die passenden Befehle in Programmiersprache auf. Abschließend vergleichen Kind B und Kind D ihre Anweisungen, was gleichzeitig eine Kontrolle für Kind D darstellt.

Nach einem Durchgang werden die Rollen durchgetauscht, wobei eine neue Start-Ziel-Vorgabe zum Einsatz kommt. Insgesamt sollten vier Durchgänge durchgeführt werden, sodass jedes Kind einmal in jede Rolle schlüpfen kann. Bei Bedarf kann die Komplexität der Vorgaben gesteigert werden, indem zum Beispiel unpassierbare Mauern oder ähnliches eingezeichnet werden.

In einer gemeinsamen Reflexion findet ein Austausch über die gemachten Erfahrungen statt. Hierzu können verschiedene Methoden gewählt werden. Beispielsweise kann jede Ecke des Raums einer anderen Überschrift zugeordnet werden: „An der Arbeit mit dem Blue-Bot hat mir besonders gefallen…“, „Ich habe gelernt, dass …“, „Ich habe noch eine Frage zu…“, „Schwer gefallen ist mir…“ o.ä. Die Schülerinnen und Schüler dürfen sich frei einer Ecke zuordnen und sich mit den anderen Kindern dort passend zum Thema austauschen. Anschließend darf (mindestens) ein Kind pro Ecke kurz für alle zusammenfassen, was die Gruppe festgestellt hat. Gibt es eine Gruppe, wie „Ich habe noch eine Frage zu…“, sollte versucht werden alle Fragen zu beantworten. Die Lehrperson kann sich auch bereits während der Besprechung innerhalb der Gruppen vermehrt dieser zuwenden und Antworten geben.

==Differenzierung==
• Als Hilfestellung können die genutzten Boden-Pläne ergänzend als Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden. Wichtig ist, dass das Raster dabei mit übertragen wird, die einzelnen Quadrate also klar erkennbar sind. So haben die Schülerinnen und Schüler eine Aufsicht auf den Plan zur Verfügung. Bei der Planung der Befehlsabfolgen kann das Arbeitsblatt unterstützend hinzugezogen werden. Auch kann eine Spielfigur oder ein selbst gebastelter Blue-Bot (ebenfalls in der Aufsicht) zum Nachvollziehen der geplanten Befehle genutzt werden. Dies kann eine gute Unterstützung darstellen, wenn später ganze Algorithmen für den Blue-Bot vor der Programmierung zielgerichtet geplant werden sollen.

• Als Hilfestellung können den Schülerinnen und Schülern „Befehlskarten“ an die Hand gegeben werden. Diese können fertig gekauft, aber auch leicht selbst hergestellt werden. Dabei können die Kinder auch einbezogen werden und Kartenvordrucke zum Beispiel selbst auseinanderschneiden.

• Hierbei ist es wichtig, dass die einzelnen Befehle jedem Kind in mehrfacher Ausführung zur Verfügung stehen. Der Vorteil bei der Nutzung solcher Befehlskarten ist, dass Fehler leicht korrigiert werden können – ohne radieren oder ähnliches. Erst sobald die Befehlsfolge richtig gelegt und kontrolliert wurde, wird sie schriftlich übertragen. Die Befehlskarten können zudem die Übersichtlichkeit beim Programmieren des Blue-Bots erhöhen. Die Kinder können einen Befehl nach der Eingabe umdrehen (mit der bedruckten Seite zum Tisch), sodass deutlich wird, welche Befehle bereits eingegeben wurden und welcher als nächstes eingegeben werden muss.

• Verschiedene Boden-Pläne: Den Gruppen können unterschiedliche Boden-Pläne zur Verfügung gestellt werden. Dabei können sowohl Größe als auch Motiv(e) variiert werden. Verschiedene Motive machen unterschiedliche Einschränkungen plausibel.

• Bei den Aufgaben mit dem Blue-Bot können verschiedenste Einschränkungen vorgenommen werden, um den Schwierigkeitsgrad zu erhöhen. Im Folgenden werden einige mögliche Ergänzungen aufgeführt:

„Benutze so wenig Befehle wie möglich.“

„Die Taste für die Rechtsdrehung ist kaputt, sodass du diese nicht benutzen kannst.“

„Der Blue-Bot soll auf dem Weg an der Blume vorbeifahren.“ (je nach Plan)

„Der Blue-Bot soll in jedem Haus 3 Sekunden Pause machen.“ (je nach Plan)

„Der Blue-Bot kann nicht schwimmen und darf kein Feld mit Wasser überqueren.“ (je nach Plan) Alternativ können auch Materialien, die nicht berührt werden dürfen, auf dem Plan platziert werden. Zum Beispiel Wasserflaschen, Mäppchen etc.

„Programmiere den Blue-Bot mit genau 12 Befehlen, sodass er am Ziel ankommt.“

Der Kreativität sind dabei kaum Grenzen gesetzt.

==Alternativen/Ergänzungen==

===Wie sieht ein Roboter aus? (Einstieg)===
Als Einstieg in eine Unterrichtsreihe zum Thema Roboter eignet sich auch die Anfertigung von Zeichnungen. Bei dieser Variante gibt die Lehrkraft das Thema Roboter vor und fordert die Kinder dazu auf, zu zeichnen, was sie sich darunter vorstellen. Anschließend werden die Zeichnungen an die Tafel gehangen und verglichen. Es werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede thematisiert. Auf diese Weise wird das Vorwissen der Kinder deutlich, an das im weiteren Unterrichtsverlauf angeknüpft werden kann. Wird dieser Einstieg gewählt, präsentiert die Lehrkraft im Folgenden den Blue-Bot. An dieser Stelle sollen die Kinder spontan ihre Assoziationen äußern – vor allem im Hinblick auf den Einstieg wird der Blue-Bot wahrscheinlich als Roboter identifiziert. Andernfalls wird er von der Lehrkraft als Beispiel für einen Roboter eingeführt. Nun sollen die Schülerinnen und Schüler den Blue-Bot mit ihren Zeichnungen vergleichen. Dabei wird erneut über Gemeinsamkeiten und Unterschiede gesprochen. Es sollte deutlich werden, dass Roboter ganz verschieden aussehen können.

===Wie weit bewegt sich der Blue-Bot? (eher anfangs)===
Fächerübergreifend kann den Schülerinnen und Schülern die Aufgabe gestellt werden, herauszufinden, wie weit der Blue-Bot sich jeweils vor oder zurück bewegt, wenn die „vorwärts“- oder „rückwärts“-Taste einmal, zweimal oder dreimal gedrückt wird. Hier sollte den Kindern die Wahl des Lösungsweges sowie der verwendeten Materialien freigestellt werden.

===Blue-Bot-Quadrille (Aufgabenstellung)===
Bei der Blue-Bot-Quadrille sollen zwei Blue-Bots so programmiert werden, dass sie sich spiegelbildlich zueinander bewegen. Bei der Durchführung sollte nach der Eingabe der Bewegungsabfolge bei beiden Blue-Bots möglichst gleichzeitig die „GO“-Taste gedrückt werden. Auf diese Weise wird die „Quadrille“ besonders anschaulich und mögliche Fehler können erkannt werden.

===Wege-Trio (Aufgabenstellung)===
Für das Wege-Trio wird ein Weg, den der Blue-Bot auf einem Plan fährt, auf drei unterschiedliche Arten dargestellt. Erstens wird der Weg auf dem Plan eingezeichnet. Zweitens wird die Beschreibung des Weges versprachlicht. Drittens wird die Beschreibung des Weges mit Befehlskärtchen/Symbolen/der Programmierleiste dargestellt. Dies muss für mehrere Wege vorbereitet werden. Anschließend werden die Veranschaulichungen der verschiedenen Wege gemischt.

Aufgabe der Schülerinnen und Schüler ist es, immer die drei Darstellungen, die denselben Weg zeigen, einander zuzuordnen.

Haben die Schülerinnen und Schüler bereits mit den Wege-Trios gearbeitet, können sie auch eigene Wege-Trios erstellen. Besonders motivierend ist es, wenn diese anschließend von Mitschüler:innen zusammengefügt werden.

===Erstellen eigener Pläne und Aufgaben (im späteren Verlauf)===
Die Schülerinnen und Schüler können eigene Pläne für den Blue-Bot entwerfen und umsetzen. Auch hier bietet sich ein fächerübergreifendes Lernen an. Je nach Leistungsstand können den Kindern dafür bereits vorgefertigte oder zumindest vorgedruckte (noch auszuschneidende) 15cmx15cm Quadrate zur Verfügung gestellt werden. Alternativ können diese auch selbstständig angefertigt werden.

Im Anschluss können eigene Arbeitsaufträge/Geschichten zum eigenen Plan verfasst werden, wobei auch eine mögliche Lösung angegeben werden sollte.

Abschließend können die Kinder ihre Aufgaben untereinander tauschen und bearbeiten.

Sind Plangröße, Befehlsanzahl und anderes nicht vorgegeben, bietet die Aufgabe ein hohes Potenzial natürlicher Differenzierung, sodass die Schülerinnen und Schüler auf ihrem je eigenen Niveau arbeiten können. Auch ist die Arbeit in verschiedenen Sozialformen wie Einzel-, Partner- und Gruppenarbeit möglich.

===Von Pfeilen hin zu Abkürzungen – erhöhte Abstraktion (Weiterführung)===
Diese Option wird vor allem für Schülerinnen und Schüler ab Klasse 3 empfohlen. Die Kinder lösen sich hier von der symbolischen Darstellung der Befehle durch Pfeile und ersetzen diese durch abstraktere Abkürzungen. Wichtig ist, dass vorab bereits häufig mit Versprachlichungen der Befehle gearbeitet wurde. Die Abkürzungen sollten an den sprachlichen Ausdrücken der Befehle orientiert sein und können von der Lehrperson vorgegeben oder mit der Klasse gemeinsam erarbeitet werden. Für den Pfeil nach oben („vorwärts“) kann beispielshalber die Abkürzung „VW“ (vorwärts), „G“ (geradeaus) oder „NV“ (nach vorne) gewählt werden. Wurden zuvor Plakate, Hefteinträge oder ähnliches zur Bezeichnung und Erklärung der einzelnen Tasten erstellt, ist es sinnvoll diese nun um die Abkürzungen zu ergänzen. Anschließend verfassen die Schülerinnen und Schüler Befehlsfolgen zu vorgegebenen (vom Format her bereits bekannten) Aufgaben unter Nutzung der neu eingeführten Abkürzungen. Anschließend übertragen sie die festgehaltenen Befehle in den Blue-Bot und kontrollieren ihre Lösung. Dabei müssen sie die Abkürzungen auf die entsprechenden Tasten übertragen.

Als Steigerung können hintereinander auszuführende gleiche Befehle in der Notation zusammengefasst werden, damit diese noch effizienter wird. Durch die Frage, wie eine vorgegebene oder bereits erstellte Befehlsfolge kürzer aufgeschrieben werden kann, werden die Schülerinnen und Schüler diese Options wahrscheinlich vorschlagen. Auf diese Weise entwickeln sie eine Kurzschreibweise.
{| class="wikitable"
|↑
|→
|↑
|↑
|↑
|}
 
{| class="wikitable"
|VW
|RD
|VW
|VW
|VW
|}
 
{| class="wikitable"
|VW
|RD
|3VW
|
|
|}
 

__INHALTSVERZEICHNIS_ERZWINGEN__
{{DEFAULTSORT:Blue-Bot / Bee-Bot im Unterricht}}
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Wie funktioniert der Roboter?

2021-07-30T13:22:36Z

Gutleben:

==Worum geht es?==
''Wie funktioniert der Roboter?'' ist eine Unterrichtsreihe, die für die Grundschule konzipiert wurde und die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche [[Algorithmus|Algorithmik]] und [[Programmieren|Programmierung]] zum Gegenstand hat. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit [[Roboter|Robotern]] und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben.

==Zielsetzung==
An diese begrifflich noch diffuse Präkonfiguration des Begriffs „Roboter“ der Kinder möchte das Modul anknüpfen, um das Konzept „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder mittels eines didaktischen „[[unplugged]]“-Ansatzes, zunächst ganz ohne den Einsatz von [[Informatiksysteme|Informatiksystemen]] (Computern, Robotern), erste Schritte der Programmierung erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Rollenspiel und mit selbst gebastelten Robotern Algorithmik und Programmierung als wichtige Konzepte der Informatik kennen und verstehen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen zur Steuerung benötigt werden, daher ein Übergang von der oft unpräzisen Alltagssprache zu einer formal und semantisch eindeutigen „Steuerungs-Sprache“ erforderlich ist.

===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|R-K1||erklären, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.||Algorithmen & Programmierung||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K2||erstellen Abläufe zur Steuerung eines Roboters mithilfe vorgegebener Befehle auf Karten oder Bausteinen.||Information & Daten||Modellieren & Implementieren
|-
|R-K3||benennen und formulieren präzise Handlungsvorschriften.
|Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K4||erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines Roboters.
|Algorithmen & Programmierung
|Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K5||interpretieren Handlungsvorschriften und -abläufe korrekt und führen sie schrittweise richtig aus.||Sprachen & Automation, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K6||formulieren Fragen zur Steuerung eines Roboters.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K7||ordnen Bestandteile eines Roboters der Eingabe, der Verarbeitung und der Ausgabe zu.||Informatiksysteme
|Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K8
|erläutern Verbindungen zwischen den Themen der Unterrichtseinheit Robotik und ihren Alltagsvorstellungen.
|Algorithmen & Programmierung
|Strukturieren & Vernetzen
|}(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn1 <nowiki>[1]</nowiki>] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn2 <nowiki>[2]</nowiki>]).

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref1 <nowiki>[1]</nowiki>] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref2 <nowiki>[2]</nowiki>] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich http://dx.doi.org/10.3224/84742107 (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Verknüpfung mit dem Medienkompetenzrahmen NRW====
Im 2017 aktualisierten Medienkompetenzrahmen Medienpass NRW wurde der Bereich „'''Problemlösen und Modellieren'''“ hinzugefügt. In diesem neu geschaffenen Kompetenzbereich ist das vorliegende Modul „Wie funktioniert ein Roboter?“ verortet.

'''6.1: Prinzipien der digitalen Welt'''

Die Kinder sollen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen (Medienberatung NRW 2018).

Im Modul beschäftigen sich die Kinder mit dem grundlegenden EVA-Prinzip. (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe).

'''6.2: Algorithmen erkennen'''

Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Zur Vorbereitung auf das selbstständige Anfertigen von Algorithmen zum Steuern des Roboters besprechen die Kinder vorhandene Algorithmen und testen diese aus. Auch im späteren Verlauf des Moduls müssen die Kinder wieder Algorithmen nachvollziehen und reflektieren, da das selbst Anfertigen im späteren Verlauf des Moduls zu hohe Ansprüche an die Kinder stellt.

'''6.3: Modellieren und Programmieren'''

Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine strukturierte, algorithmische Sequenz planen. Diese auch durch Programmierung umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (Medienberatung NRW 2018).

Dies ist der Schwerpunkt des Moduls. Die Kinder entwickeln Lösungen für Probleme, die sich dem Roboter stellen und modellieren einen algorithmischen Lösungsweg. Im Nachgang des Moduls können die Kinder auch an einen Computer wechseln und ihr erworbenes Wissen z.B. mit der kindgerechten Programmierumgebung Scratch weiter anwenden und vertiefen.

'''6.4: Bedeutung von Algorithmen'''

Einflüsse von Algorithmen und Auswirkung der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt beschreiben und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Diese Kompetenz steht nicht im Mittelpunkt des Moduls, lässt sich allerdings am Ende der Einheit (im Rückgriff auf die Erfahrungen und das Wissen der Kinder aus der 1. Stunde) beachten.

Quelle: Medienberatung NRW (Hrsg.), (2018). Medienkompetenzrahmen NRW. Verfügbar unter: https://medienkompetenzrahmen.nrw.de

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Sachunterricht====
Laut Lehrplan hat der Sachunterricht als Teil des Bildungs- und Erziehungsauftrags die Aufgabe, die Schülerinnen und Schüler dabei zu unterstützen sich in ihrer Lebenswelt zurechtzufinden, sie zu erschließen, sie zu verstehen und sie verantwortungsbewusst mit zu gestalten (MSW 2008, S. 39). Hier setzt die Einheit zur Roboterprogrammierung an. Während Schülerinnen und Schüler im Bereich der Nutzung der informationstechnischen Medien oft bereits im Einschulungsalter sehr erfahren sind, bietet die Einheit zur Roboterprogrammierung zusätzlich die Möglichkeit, sich diesen Teil ihrer Lebenswirklichkeit selbst zu gestalten.

Die Aufgabe des Sachunterrichts ist es, die intensive Auseinandersetzung mit wissenschaftlichen und technischen Inhalten von Beruf und Arbeitswelt, zu forcieren (MSW 2008, S.39). Dies unterstützt die Unterrichtseinheit, da die Schülerinnen und Schüler durch die gegebenen Aufgabenstellungen dazu angeregt werden, Fragen zu formulieren und diese zu erforschen.

Der Unterrichtsgegenstand findet sich im Bereich „'''Technik und Arbeitswelt'''“ (MSW 2008, S.41). Das Ziel dieses Bereichs ist es, den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung menschlicher Arbeit durch die Erkundung von Arbeitsbedingungen und -situationen näher zu bringen (MSW 2008, S.44f.).

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Sachunterricht für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Mathematik====
Die Unterrichtsreihe fördert zudem verschiedene prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen, die im Lehrplan Mathematik für die Grundschule in Nordrhein-Westfalen gefordert werden. Insbesondere folgende Kompetenzen werden angesprochen:

'''Prozessbezogene Kompetenzen'''

'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

...probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

...überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

...übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

...erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

...entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

...bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

...übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

...beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

...bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Mathematik für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca)
|-
|Vorbereitung
'''[[Wie funktioniert der Roboter?/„Wir bauen uns einen Roboter!“|„Wir bauen uns einen Roboter!“]]'''
||Die SuS konstruieren sich aus einfachem Material einen Roboter für die Arbeit am Forscherheft.||1 Doppelstunde
|-
||Einführung
'''[[„Ein Roboter braucht präzise Befehle!“]]'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, wie sinnvolle Befehle aufgebaut sind.||1 Doppelstunde
|-
||Arbeit am Forscherheft
'''[[„Wir programmieren die Roboter!“]]'''
|Die SuS lernen grundlegende Konstrukte der Programmierung kennen und wenden diese zunehmend gezielter an.||1 Doppelstunde
|-
||Vertiefung
'''"[[Unser Roboter kann...!]]"'''
|Die SuS gestalten und präsenatieren komplexere Algorithmen und überprüfen diese kriteriengeleitet.||1 Doppelstunde

|}
Durch einen Klick auf die Themen der Einheiten gelangen Sie zu den detaillierten Stundenverläufen dieser Unterrichtsreihe.

===Hinweise zum Unterricht===
Die Unterrichtseinheit „Wie funktioniert der Roboter?“ kann durch die Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ ergänzt werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln.

Die Unterrichtseinheit „[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen]]“ kann als Ergänzung, aber auch alternativ zur Einheit „Wie funktioniert der Roboter?“ verwendet werden. Hier werden ähnliche Inhalte, allerdings anhand des Lernroboters Ozobot, thematisiert. Insgesamt vertieft das Vorgehen mit dem Ozobot die Inhalte etwas mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ergänzend bietet sich zudem die Arbeit mit den Lernrobotern [[Bee-Bot & Blue-Bot|Bee-Bot oder Blue-Bot]] an. Mit diesen können die in dieser Unterrichtseinheit gelernten Kompetenzen auf einen „richtigen“ Roboter übertragen werden.
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit

2021-07-30T13:22:10Z

Gutleben:

==Einleitung==
Im Folgenden handelt es sich um eine erstellte Unterrichteinheit mit der Programmiersprache [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Scratch Scratch.] Sie ist für die Grundschule konzipiert und kann je nach Leistungsniveau der Schüler*innen mit dritten und vierten Klassen durchgeführt werden.
==Einführung und Zielsetzung==
Das Ziel dieser Unterrichtseinheit ist, Schülerinnen und Schülern mit Hilfe von Scratch kindgerecht das [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Programmieren Programmieren] näher zu bringen – eine Kompetenz, die in unserer zunehmend digitalisieren Welt an Bedeutung gewinnt. Die Schülerinnen und Schüler nehmen dabei eine neue Rolle im Hinblick auf digitale Medien ein. Sie nutzen nicht nur verschiedene Programme, sondern kreieren diese selbst. So bekommen sie einen Einblick in die Technik hinter verschiedenen Anwendungen, wie zum Beispiel Spielen, die sie aus ihrem Alltag kennen.

Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Erstellen eigener Befehlsfolgen [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Algorithmus (Algorithmen]) sowie dem Verständnis für Ereignisse. Während die entwickelten Algorithmen vorgeben, welche Anweisungen in welcher Reihenfolge ausgeführt werden, legen die Ereignisse fest, durch welche Begebenheiten diese ausgelöst werden. In weiterführenden Unterrichtseinheiten können darüber hinaus beispielsweise auch Schleifen, Variablen oder bedingte Anweisungen kennengelernt werden.

Ausgehend von anfangs stärker angeleiteten, kurzen Programmierungen werden die Schülerinnen und Schüler Schritt für Schritt zum Erstellen eines eigenen Programms, der interaktiven Animation ihres Namens, geführt. Auf diesem Weg erlernen sie handlungsorientiert verschiedene Funktionen, zum Beispiel, wie sie eine Figur bewegen, ein Geräusch einfügen oder den Hintergrund verändern können. Die Kinder erhalten dabei auch die Möglichkeit, sich kreativ und explorativ selbstständig mit den vielfältigen Möglichkeiten auseinanderzusetzen.

Zur Umsetzung des Unterrichtsvorhabens empfiehlt sich, dass die Lehrkraft vorab ein Lehrer-Benutzerkonto (<nowiki>https://scratch.mit.edu/educators/register</nowiki>) für Scratch beantragt. Mit diesem können Konten für die Schülerinnen und Schüler erstellt werden, mit denen sie während des Unterrichts arbeiten können. Das bietet den Vorteil, dass die Kinder ihre Programme speichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder aufrufen können. So kann an einem bereits bestehenden Programm weitergearbeitet und das fertige Programme stolz anderen präsentiert werden.

Zudem ist es sinnvoll, dass die Lehrperson sich bereits im Vorfeld selbst mit Scratch auseinandersetzt und geplante Aufgaben selbst einmal durchführt, sodass sie ihren Schülerinnen und Schülern bei Fragen oder Problemen adäquat zur Seite stehen kann.

Die gesamte Unterrichtseinheit ist für 4 Doppelstunden ausgelegt, kann aber beliebig um weitere Projekte ergänzt werden. Zur Umsetzung wird ein aktueller Browser sowie, zumindest zum Download, eine Internetverbindung benötigt.
===Kompetenzen der Unterrichtsreihe===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtsreihe erlernt werden:

Die Schüler*innen…

'''K1''' …erklären, dass ein Computer präzise Befehle als Eingabe benötigt.

'''K2''' …starten sowohl Computer/Tablet als auch das Programm Scratch selbstständig, beenden das Programm ordnungsgemäß und fahren den Computer/das Tablet herunter.

'''K3''' …sichern ihre Daten in Scratch und öffnen ihre alten Projekte wieder.

'''K4''' …explorieren und beschreiben verschiedene Funktionen in Scratch.

'''K5''' …erstellen Abläufe zur Steuerung einzelner Objekte in Scratch mithilfe der vorgegebenen Programmier-Blöcke.

'''K6''' …lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Scratch.

'''K7''' …können Programme mit Scratch schreiben.

'''K8''' …bewerten und optimieren in Scratch geschriebene Programme.
===Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW===
Der [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Medienkompetenzrahmen Medienkompetenzrahmen NRW] bildet Kompetenzen ab, die Schülerinnen und Schüler zu einem sicheren, kreativen und verantwortungsvollen Umgang mit Medien befähigen sollen. Dazu gehört neben einer umfassenden Medienkompetenz auch eine informatische Grundbildung. Durch die Unterrichtsreihe werden verschiedene dieser Kompetenzen gefördert, die nachfolgend angeführt werden:

Kompetenzbereich: 1. BEDIENEN UND ANWENDEN

1.2 Digitale Werkzeuge: Verschiedene digitale Werkzeuge und deren Funktionsumfang kennen, auswählen sowie diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet einsetzen

1.3 Datenorganisation: Informationen und Daten sicher speichern, wiederfinden und von verschiedenen Orten abrufen; Informationen und Daten zusammenfassen, organisieren und strukturiert aufbewahren

Kompetenzbereich: 4. PRODUZIEREN UND PRÄSENTIEREN

4.1 Medienproduktion und Präsentation: Medienprodukte adressatengerecht planen, gestalten und präsentieren; Möglichkeiten des Veröffentlichens und Teilens kennen und nutzen

Kompetenzbereich: 6. PROBLEMLÖSEN UND MODELLIEREN

6.1 Prinzipien der digitalen Welt: Grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen

6.2 Algorithmen erkennen: Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren

6.3 Modellieren und Programmieren: Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine strukturierte, algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen
==Scratch – Eine Programmiersprache==
Scratch wurde von einem Team der Lifelong Kindergarten Group am Massachusetts Institute of Technology Media Lap entwickelt. Es handelt sich dabei um eine kostenlose, lizenzfreie und frei zugängliche Onlineplattform/Programm.

Grundsätzlich kann Scratch von jeder Altersgruppe verwendet werden, insbesondere ist es jedoch für Kinder und Jugendliche zwischen 8 und 16 Jahren konzipiert. Für jüngere Kinder gibt es die Möglichkeit ScratchJr auszuprobieren, eine vereinfachte Version des Originals. Diese ist geeignet für Kinder von 5-7 Jahren.
===Vorstellung von Scratch===
Was ist Scratch?

Scratch ist eine Programmiersprache und eine Online-Community zugleich. Mit Scratch können Kinder und Jugendliche selbstständig eigene Geschichten, Spiele sowie Animationen erstellen, programmieren und hochladen. Die Ergebnisse können dann mit der ganzen Scratch Community geteilt werden und man kann Feedback und/oder Anerkennung für die eigenen Produktionen bekommen. Daraufhin kann sich die eigene Idee weiterentwickeln oder nach Belieben verändert werden.

Mit Scratch wird das kreative, logische Denken und systematische Schlussfolgern erprobt. Beim Erstellen von Programmen können sich die Lernenden kreativ ausleben und es hilft ihnen mit neuen digitalen Technologien umzugehen. Das ist eine Fähigkeit, die sie in der heutigen Zeit im Alltag benötigen werden. Sie sollte daher angemessen gefördert werden.

Wie fange ich an?

Bevor man sein erstes Projekt beginnt, kann man sich eine Schritt-für-Schritt Anleitung ansehen, um sich mit der Programmiersprache bekannt zu machen. Falls anfangs noch keine eigene Idee vorhanden ist, kann unter vielen, bereits vorhandenen Vorschlägen ausgewählt werden. Zudem können die eigenständig erstellten Ideen von anderen Mitgliedern betrachtet und kommentiert werden.

Auch stehen mehrere Tutorials zur Verfügung, in denen unterschiedliche Themen schrittweise und kindgerecht erklärt werden, sodass einer eigenständigen Arbeit mit dem Programm nichts mehr im Wege stehen sollte.

Kommen wir nun zu den organisatorischen Voraussetzungen, die benötigt werden. Alles was für die Arbeit mit Scratch gebraucht wird, ist ein digitales Gerät, wie ein Laptop, Computer oder Tablet. Auch auf einem Handy (Smartphone) ist die Nutzung möglich. Eine Internetverbindung ist für die tatsächliche Nutzung von Scratch nicht notwendig. Es kann sich nämlich eine Scratch-App heruntergeladen werden, die offline genutzt werden kann. Es kann daher zuhause oder aber auch in Kindergärten oder Schulen genutzt werden.

''Scratch finden sie unter dem folgenden Link:'' [https://scratch.mit.edu/ https://scratch.mit.edu]

''ScratchJr finden sie unter dem folgenden Link:'' [https://www.scratchjr.org/ https://www.scratchjr.org]

ScratchEd - Learn, Share, Connect

Mit den vielfältigen Lernmöglichkeiten zur Förderung des Umgangs mit digitalen Medien schließt sich der Gedanke an, Scratch im schulischen Setting zu verwenden. Bereits auf der originalen Website werden sogenannte Scratch-Karten bereitgestellt, die Schüler*innen als auch Lehrkräften helfen, einen bestimmten Inhalt im Unterricht zu behandeln. Mit ScratchEd wurde, ergänzend dazu, eine Website erstellt, die speziell für Lehrkräfte oder pädagogisches Personal ausgerichtet ist. Innerhalb der Website ist das Präsentieren, Dokumentieren und Erkunden von gemachten unterrichtlichen Erfahrungen und damit einhergehend ein gegenseitiges Profitieren und individuelle Weiterbildung möglich. Es lassen sich auf dieser Seite viele Unterrichtsmaterialien und -ideen zur Nutzung von Scratch finden, auf die man als Lehrkraft zurückgreifen kann. Das vielfältige Material lässt sich eingrenzen durch das Angeben des Bildungsgrads, des Inhalts und der Sprache, sodass schnell, für den individuellen Gebrauch, richtige Materialien gefunden werden können.

In einem eingerichteten Diskussionsforum lassen sich zu einer Vielzahl von Themen bereits Beiträge finden. Auch können weitere Beiträge, Fragen, Ideen oder Erfahrungen gestellt und geteilt werden, auf die andere Mitglieder dann reagieren können. So entsteht ein reger Austausch untereinander.

Mit Blick auf die Grundschule lässt sich Scratch im Rahmen von vielen unterschiedlichen Fächern nutzen. Anbieten tut sich dabei der Sachunterricht der Grundschule, aber auch in Mathe und Deutsch kann Scratch genutzt werden, um beispielsweise schreiben zu lernen oder das Koordinatensystem kennenzulernen.

''ScratchEd finden sie unter dem folgenden Link:'' [https://scratched.gse.harvard.edu/ https://scratched.gse.harvard.edu]
==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|'''Thema der Einheit'''
|'''Kurzbeschreibung'''
|'''Zeit (ca.)'''
|-
|Einstieg: Wie im Theater – Erste Schritte mit Scratch
|Die Schüler*innen aktivieren ihre Vorkenntnisse zum Thema Computer und erlernen erste Schritte im Umgang mit Scratch. Handlungsorientiert setzen sie sich dabei mit der Scratch-Welt auseinander und lernen diese kennen.
|1 Doppelstunde
|-
|Anwendung – Eine Geschichte erstellen
|Unter Anleitung programmieren die Schüler*innen eine Geschichte. Dabei sichern und erweitern sie ihre Kenntnisse im Umgang mit Scratch und lernen neue Funktionen und Befehle kennen.
|1 Doppelstunde
|-
|Anwendung – Den eigenen Namen animieren
|Die Schüler*innen setzen sich weiterhin kreativ und produktiv mit der Programmiersprache Scratch auseinander, indem sie nach eigenen Ideen und Vorstellungen ihren Namen animieren. Dabei wenden sie die zuvor erworbenen Kenntnisse an, haben aber auch die Möglichkeit neue Entdeckungen und Erfahrungen zu machen.
|1 Doppelstunde
|-
|Ergebnissicherung: Präsentation und Reflexion
|Die Schüler*innen präsentieren die Animationen ihrer Namen und geben sich gegenseitig Feedback zu diesen. Dadurch angeregt verbessern sie ihre Programmierungen. Als gemeinsamer Abschluss wird die Arbeit mit Scratch reflektiert.
|1 Einzel- oder Doppelstunde
|}
===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps für die Arbeit mit Scratch.

- Schüler*innen müssen entweder mit eigenen Scratch Accounts ausgestattet sein oder ein Lehraccount ist nötig. Diesen können sie unter https://scratch.mit.edu/educators erhalten.

- Zudem sollten ausreichend Tablets oder Computer zur Verfügung stehen, damit alle Schüler*innen zur gleichen Zeit mit dem Programm arbeiten können. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass diese Geräte über ausreichend Akku verfügen, sodass ein reibungsloser Arbeitsprozess ermöglicht wird.

- Falls die materielle Ausstattung der Schule es ermöglicht, sollte der Bildschirm der Lehrkraft mithilfe eines Beamers o.ä. an die Wand/Tafel oder auf das Whiteboard projiziert werden.

- In der dritten Doppelstunde wird eine Unterrichtsidee angewandt, für welche auf der offiziellen Scratch-Homepage ([https://scratch.mit.edu/ https://scratch.mit.edu]) mit der Creative Commons CC BY SA Lizenz passendes Material zur Verfügung steht. Klicken Sie einfach auf „Animiere einen Namen“ und dann auf „Scratch-Karten“. Diese können für die Unterrichtsstunde genutzt werden oder bieten andernfalls zumindest eine gute Anregung für mögliche Hilfestellungen, wie zum Beispiel Tipp-Karten.

- Auf eben dieser Website finden Sie zusätzlich weitere spannende Unterrichtsideen, auf welche Sie bei Interesse zurückgreifen können. Dazu können Sie die Unterrichtseinheit natürlich um mögliche weitere Vorhaben ergänzen und den Schüler*innen so eine noch tiefere Auseinandersetzung mit Scratch ermöglichen.
==Die Unterrichtsstunden im Detail==
===Wie im Theater – Erste Schritte mit Scratch===
In der ersten Doppelstunde dieser Unterrichtsreihe lernen die Schülerinnen und Schüler die Programmiersprache Scratch kennen und erproben erste Handlungen mit dieser. Ziel ist es, dass die Kinder sich schrittweise mit Scratch auseinandersetzen und den Umgang damit erproben. Sie lernen, wie sie die Scratch-Welt bedienen und wie sie Figuren in der Welt platzieren, verschieben und in ihren Eigenschaften verändern können. Zudem lernen sie, wie sie den einzelnen Objekten (Figuren) unterschiedliche Befehle geben.

Zum Einstieg in die Stunde sollen zunächst die Präkonzepte der Schüler*innen gesammelt und aktiviert werden. Durch die Frage der Lehrkraft, wer von den Schüler*innen bereits Erfahrungen mit der Arbeit mit einem Computer gesammelt hat, soll bei den Lernenden das Gefühl des Bekannten hergestellt werden, da vermutlich (fast) jede*r Lernende gewisse Erfahrungen dazu hat. Durch die Einführung soll den Lernenden verdeutlicht werden, dass ein Computer eindeutige und genaue Befehle braucht, um zu arbeiten. Wenn mit der Klasse bereits Unterrichtsstunden zum Thema Roboter stattgefunden haben, wie beispielsweise „[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Wie_funktioniert_der_Roboter%3F Wie funktioniert der Roboter]“ oder die Unterrichtsreihe zum [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot Ozobot], ist dieses Vorwissen möglicherweise bereits vorhanden und muss nur nochmals thematisiert werden. Ist dies nicht der Fall, sollte dieses Wissen anderweitig entwickelt werden. Beispielsweise kann die Lehrkraft dazu selbst einen Roboter spielen, der mithilfe von Befehlen der Schüler*innen zur Klassenzimmertür gelenkt werden muss. Bei ungenauen Befehlen läuft die Lehrkraft beispielsweise gegen die Wand oder Stühle. Dadurch lernen die Schüler*innen, dass ihre Befehle eindeutig sein müssen, da der „Roboter“ sonst nicht genau das macht, was von ihm verlangt wird.

Nach dieser kurzen Einführung öffnet die Lehrkraft Scratch auf ihrem Computer und projiziert das Bild am besten an die Tafel (Whiteboard). Sie zeigt den Schüler*innen interessante Projekte, indem sie diese kurz ablaufen lässt. So soll das Interesse der Lernenden geweckt werden, selbst Projekte erstellen zu wollen. Je nach Ausstattung der Schule sollen die Schüler*innen dann an eigene Computer oder auch Tablets (Scratch-App) gehen, um durch eigene Handlungen die ersten Schritte im Umgang mit Scratch zu erfahren. Dazu eignet sich die Vorstellung, dass die Scratch-Welt wie eine Bühne aufgebaut ist, auf der sich Figuren, nach einem Skript, bewegen können. Die Lehrkraft zeigt die einzelnen Schritte auf ihrem Computer, sodass die Kinder diese selbst nachmachen können. Zwischendurch gibt es unterschiedliche Arbeitsaufträge, die die Kinder dann eigenständig bearbeiten sollen. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass die Lernenden so viele Entscheidungen wie möglich individuell und eigenständig treffen können, wie beispielsweise die Auswahl der Figur, des Bühnenbilds etc. So werden die Schüler*innen schrittweise mit dem Programm vertraut und können es mithilfe der Anleitung durch die Lehrkraft eigenständig erproben und ausprobieren. Die einzelnen Schritte werden [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Scratch_/_Wie_im_Theater_-_Material_und_Arbeitsauftr%C3%A4ge hier] genauer erläutert.

Nachdem die Kinder die ersten Schritte mit Scratch unter Anleitung kennengelernt haben, können sie es, falls noch Zeit vorhanden, eigenständig ausprobieren und so weitere Entdeckungen machen.

Die Doppelstunde endet mit einer kurzen Reflexion der gemachten Erfahrungen. Dazu treffen sich alle Lernenden im Halbkreis vor der Tafel. Mithilfe von Fragen wie ''„Was ist Scratch?“'' oder ''„Was kann man mit Scratch machen?“'' soll zunächst die Funktion von Scratch besprochen werden. Anschließend können Reflexionssätze wie ''„Das hat mir an der Arbeit mit Scratch Spaß gemacht“'' oder ''„Dabei hatte ich bei der Arbeit mit Scratch noch Schwierigkeiten“'' dabei helfen, die Arbeitsphase und das Gelernte zu reflektieren. Bei Bedarf können hier auch grundlegende Fachbegriffe nochmals gesammelt und besprochen werden (z.B.: Befehl; Objekt).

Hier finden sie ergänzendes Material und passende Arbeitsaufträge: [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Scratch_/_Wie_im_Theater_-_Material_und_Arbeitsauftr%C3%A4ge Scratch / Wie im Theater - Material und Arbeitsaufträge]
===Anwendung – Eine Geschichte erstellen===
In der zweiten Doppelstunde der Unterrichtseinheit festigen und erweitern die Schüler*innen ihr Wissen zum Umgang mit Scratch, indem sie Schritt für Schritt eine Geschichte erstellen. Ziel der Unterrichtsstunde ist es, dass jede*r Lernende die Geschichte oder Teile der Geschichte programmiert. Je nach Leistungsstärke oder Alter der Lerngruppe können die Anweisungen oder Tipps angepasst oder die Aufgaben weniger kleinschrittig gestellt werden, damit die Lernenden in jedem Fall kognitiv aktiv werden, selbständig ausprobieren und in ihrer Problemlösefähigkeit gefördert werden. Während der Arbeitsphase lernen sie handlungsorientiert, dass einige Parameter (Werte) verändert werden können (z.B. Schrittgröße, x- und y-Werte) und dass ein Programm aus einer Abfolge von Befehlen besteht, welche durch ein bestimmtes Ereignis gestartet werden muss. Weiterhin entdecken sie, dass jedes Objekt ein oder mehrere Programme haben kann, welche unterschiedlich oder manchmal auch von demselben Ereignis gestartet werden können. Zudem lernen sie, wie sich die einzelnen Objekte eines Programmes untereinander über geheime Nachrichten verständigen können. Die wichtigsten Fachbegriffe der Unterrichtsstunde können wieder einmal schriftlich an der Tafel gesammelt oder im Wortspeicher ergänzt werden (Bsp.: Algorithmus; Parameter etc.).

Zunächst beginnt die Stunde mit einer kurzen Rekapitulation der letzten Doppelstunde. Im Halbkreis vor der Tafel sollen gemeinsam Schwierigkeiten besprochen werden, die letzte Stunde aufgetreten sind. Gemeinsam soll überlegt werden, wie man diese lösen könnte und welche grundlegenden Aspekte man bei der Arbeit mit Scratch beachten muss (z.B. regelmäßiges abspeichern). Diese können natürlich je nach Lerngruppe unterschiedlich sein. Danach führt die Lehrkraft in die Geschichte ein, mit der in dieser Stunde gearbeitet werden soll. Dazu liest sie die Einleitung der Geschichte vor und versucht die Schüler*innen zu motivieren, diese Geschichte selbstständig programmieren zu wollen. Die Schüler*innen bearbeiten schrittweise die einzelnen Aufgaben (siehe Anhang). Zur Unterstützung können bestimmte Tippkarten zur Verfügung gestellt werden, die die Schüler*innen sich bei Schwierigkeiten selbstständig holen können. Die Lehrkraft sollte während der gesamten Arbeitsphase, die sie mal mehr mal weniger anleitet, für individuelle Fragen oder Probleme der Schüler*innen zur Verfügung stehen. Um in den entsprechenden Situationen angemessene Hilfestellung geben zu können, sollte sie bereits eigene Erfahrungen zum Umgang mit Scratch gesammelt haben. Es ist zu erwarten, dass sich durch eine heterogen zusammengesetzte Schülerschaft unterschiedlich schnelle Bearbeitungszeiten entwickeln. Für Schüler*innen, die schnell mit den Bearbeitungen der Aufgaben fertig sind, besteht die Möglichkeit die Geschichte eigenständig weiter zu programmieren.

Am Ende der Stunde wird der Arbeitsprozess gemeinsam reflektiert. Dazu können, soweit es die technischen Voraussetzungen ermöglichen, einzelne programmierte Geschichten ausgeführt (Projektion ans Whiteboard) werden. Dabei können mögliche Fehlerquellen besprochen und gemeinsam verbessert und positives Feedback gegeben werden. Auch sollen die Schüler*innen dazu angeregt werden zu reflektieren, was sie in dieser Doppelstunde gelernt haben.

Hier finden sie ergänzendes Material und passende Arbeitsaufträge: [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Scratch_/_Eine_Geschichte_erstellen_-_Material_und_Arbeitsauftr%C3%A4ge Scratch / Eine Geschichte erstellen - Material und Arbeitsaufträge]
===Anwendung – Den eigenen Namen animieren===
In dieser Doppelstunde trainieren und erweitern die Schülerinnen und Schüler ihre Kompetenzen im Umgang mit Scratch, indem sie ihr erstes eigenes Projekt umsetzen. Ziel ist, dass alle Kinder ein Programm erstellen, das ihren Namen auf interaktiv animierte Art und Weise darstellt. Das heißt, die einzelnen Buchstaben sollen durch bestimmte Ereignisse ausgelöste Effekte zeigen, wofür sich vielfältige Möglichkeiten bieten. Entweder kann ein generelles Ereignis, zum Beispiel das Anklicken des Buchstabens, zum Auslösen der Animation gefordert werden oder die Wahl der Ereignisse bleibt den Kindern freigestellt. Hinsichtlich der Animation bieten sich den Schülerinnen und Schülern viele Optionen, die ihnen offengelassen werden sollten. Zum Beispiel können Programme erstellt werden, durch die sich die Farbe oder Größe eines Buchstabens ändert, der Buchstabe sich bewegt, ein Soundeffekt wiedergegeben wird, der Hintergrund wechselt und vieles andere.

Die Aufgabe bietet in verschiedener Hinsicht ein hohes Differenzierungspotenzial, welches das Arbeiten auf verschiedenen Fähigkeitsniveaus ermöglicht. So können die Schülerinnen und Schüler jeden Buchstaben auf die gleiche Art und Weise animieren, sich für jeden Buchstaben eine andere Animation überlegen oder sogar mehrere Effekte pro Buchstaben programmieren. Zusätzlich kann den Kindern das Angebot gemacht werden, statt ihrem vollen Namen einen Spitznamen zu wählen oder zusätzlich ihren Nachnamen abzubilden.

Zum Einstieg kann die Lehrkraft den Schülerinnen und Schüler eine Animation ihres eigenen Namens präsentieren. Ist sie selbst noch Neuling im Umgang mit Scratch, bietet es sich sowieso an, dass sie im Vorfeld einmal selbst eine entsprechende Programmierung vornimmt. Kennt sie Scratch bereits gut, ist schnell ein passender Algorithmus erstellt. Anhand dieses Beispiels kann den Kindern die Aufgabe verdeutlicht werden. Zusätzlich erhalten sie auf diesem Weg erste Ideen für mögliche Animationseffekte.

An dieser Stelle sollte mit den Schülerinnen und Schülern thematisiert werden, wie ein Buchstabe „auf die Bühne“ gebracht werden kann. Das Vorgehen kann zudem exemplarisch gezeigt werden. Ein Tipp hierzu: Buchstaben können nicht nur aus den vorhandenen Figuren ausgewählt, sondern auch selbst gezeichnet beziehungsweise gemalt werden. Zudem können die Buchstaben-Vorlagen individuell verändert werden.

Anschließend wird gemeinsam überlegt, was ein Buchstabe alles machen und was sonst noch verändert werden könnte. Dabei erhalten die Schülerinnen und Schüler weitere Anregungen für ihre eigenen Programmierungen. Mit diesen Ideen starten die Kinder in die Arbeitsphase, während der die Lehrkraft für individuelle Fragen zur Verfügung steht.

Während manche Schülerinnen und Schüler gleich selbstständig verschiedene Programmier-Bausteine austesten, brauchen andere Hilfestellungen, um die Aufgabe zu bewältigen. Hierbei ist hervorzuheben, dass auf der offiziellen Scratch-Homepage ([https://scratch.mit.edu/ https://scratch.mit.edu]) unter der Creative Commons CC BY SA Lizenz zu diesem Vorhaben passendes Material zur Verfügung gestellt wird. Klicken Sie einfach auf „Animiere einen Namen“ und dann auf „Scratch-Karten“. Diese können für die Unterrichtsstunde genutzt werden oder bieten andernfalls zumindest eine gute Anregung für mögliche Hilfestellungen, wie zum Beispiel Tipp-Karten.

Schülerinnen und Schüler, die früh mit der Aufgabe fertig sind, können entweder eine weitere Animation ihres Namens programmieren oder sich frei mit Scratch beschäftigen und ihre eigenen Ideen umsetzen.

Am Ende der Stunde kann der Arbeitsprozess gemeinsam reflektiert werden. Hier können Fragen wie ''„Was hat dir an der Arbeit mit Scratch heute besonders gefallen?“, „Was ist dir heute gut gelungen/schwergefallen?“, „Was hast du heute dazu gelernt?“'' oder ähnliche thematisiert werden.
===Präsentation und Reflexion===
Zum Abschluss der Einheit sollte den Kindern die Möglichkeit gegeben werden, die von ihnen erstellten Animationen der Namen zu präsentieren. Je nach Ausstattung können dafür verschiedene Formate gewählt werden. Die Programmierungen können zum Beispiel nacheinander über ein Whiteboard gezeigt werden oder die Schülerinnen und Schüler laufen von Gerät zu Gerät durch die Klasse und schauen sich die einzelnen Animationen an. Schön ist es, wenn die Kinder hierbei auch Feedback von ihren Mitschüler*innen erhalten. Das kann über Meldungen oder Notizzettel neben den Computern/Laptops/Tablets geschehen. Die Kinder können dabei zum einen benennen, was ihnen besonders gut gefallen hat, zum anderen aber auch Tipps geben, wie das Projekt der Mitschüler*innen vielleicht noch verbessert werden könnte. Durch die Auseinandersetzung mit den verschiedenen Animationen reflektieren die Schülerinnen und Schüler die Arbeit mit Scratch und die Möglichkeiten des Programms. Dabei erhalten sie erneuten Input und werden zum Vergleich mit der eigenen Programmierung angeregt. Bedingt durch dieses Vorgehen sowie die Rückmeldungen ihrer Mitschüler*innen entwickeln manche Kinder vielleicht den Wunsch, ihr eigenes Programm zu überarbeiten und kleine Verbesserungen vorzunehmen. Dafür sollte den Kindern noch ausreichend Zeit eingeräumt werden.

In einer gemeinsamen Reflexion sollte über das Gelernte sowie den Lernprozess gesprochen werden. Auch die Ergebnisse können hier noch einmal zur Sprache kommen. So kann danach gefragt werden, was den Kindern an der Animation ihres oder eines anderen Namens besonders gefallen hat, wie sie die Arbeit mit Scratch empfunden haben, was noch nicht so gut geklappt hat o.ä. Besonders schön ist es, wenn dabei auch Motivation für zukünftige Projekte geweckt wird. Dahingehende Fragen können zum Beispiel lauten: ''„Würdest du gerne noch ein weiteres Programm mit Scratch erstellen?“, „Was könntest du noch mit Scratch erstellen?“'' oder ''„Welches Projekt, das du online gesehen hast, interessiert dich?“''. Hier können gemeinsam, falls ausreichend Zeit zur Verfügung, auch noch weitere interessante Projekte, Spiele oder Animationen gezeigt werden. Um auf die Wünsche der Kinder einzugehen, könnte die Lehrkraft die Schüler*innen dazu motivieren, sich in Ihrer Freizeit noch weiter mit Scratch auseinanderzusetzen. Da für die konkrete Anwendung außer einem Tablet oder Computer und einem entsprechenden Account nichts weiter benötigt wird, können sie Schüler*innen, falls Interesse vorhanden, ihre Ideen zuhause verwirklichen.

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Scratch / Wie im Theater - Material und Arbeitsaufträge

2021-07-30T13:21:51Z

Gutleben:

==Information==
Im Folgenden handelt es sich um ergänzendes Material und Arbeitsaufträge zur ersten Doppelstunde der Unterrichtseinheit [[Unterrichten mit Scratch|Scratch]].

==Ergänzendes Material==
Schritt 1: Starte Scratch und hole zwei Figuren deiner Wahl auf die Bühne. Du kannst sie verschieben, indem du sie mit dem Mauszeiger anklickst und verschiebst. Mit dem Mülleimersymbol kannst du Objekte deiner Welt auch wieder löschen.

Schritt 2: Gib deinen Figuren sinnvolle Namen. Dazu musst du die gewünschte Figur anklicken und in dem entsprechenden Feld unterhalb der Bühne den Namen eingeben, den du dir für sie wünschst.

Schritt 3: Unterhalb der Bühne kann man auch die Größe der Figuren ändern. Verändere dazu die Zahl und bringe die Figur auf die gewünschte Größe.

Schritt 4: Die Bühne ist wie ein Koordinatensystem eingeteilt. Verschiebe eine Figur und beobachte, wie sich unterhalb der Bühne x- und y-Werte verändern. Verändere auch die x- und y-Werte und beobachte, wo die Figur anschließend steht. Halte deine Beobachtungen schriftlich fest. ''(Reflexionsfragen können sein: „Wird der x-Wert größer/kleiner rutscht die Figur nach …“; „Wird der y-Wert größer/kleiner rutscht die Figur nach …“). Falls ein Koordinatensystem den Schüler*innen noch nicht bekannt ist, sollte ein Hilfsbild an der Tafel gezeigt werden, um die Achsen zu verdeutlichen.''

Schritt 5: Hintergründe können in Scratch verändert werden – wir nennen das Bühnenbilder. Verändere das Bühnenbild und verschiebe deine Figuren sinnvoll auf der Bühne.

Schritt 6: Zur Sicherheit solltest du dein Projekt hin und wieder abspeichern, damit es nicht verloren gehen kann. (Hier sollte der Speichervorgang kurz besprochen werden.)

Schritt 7: Figuren haben bestimmte Eigenschaften, z.B. Kostüme. Man kann sie sich genau anschauen, wenn man oben links auf Kostüme klickt. Kostüme bestimmen das Aussehen des Objekts. Wähle Kostüm2 aus und verändere dieses Kostüm im Editor. Beobachte, was passiert.

Schritt 8: Mit einem Skript/Programm kannst du die Aktionen festlegen, die eine Scratch-Figur ausführen soll (wie sie sich bewegen soll, was sie sagen soll etc.). Ein Programm erstellt man, indem man mit der Maus passende Programmierkacheln aus dem Anweisungsfenster in das Skript-Fenster zieht. Dort muss es geeignet angepasst werden und mit anderen Blöcken zusammengesetzt werden. Manche Blöcke können mithilfe von Zahlen/Parametern verändert werden. Die Figur oben rechts zeigt, für wen das Programm bestimmt ist.

==Arbeitsaufträge==
a. Erstelle für die größere deiner Figuren das gezeigte Programm ''(Lehrkraft erstellt eigenes Programm und passt es dem Leistungsniveau ihrer Klasse an).''

b. Teste das Verhalten, indem du auf die rechte Pfeiltaste klickst.

c. Erstelle selbstständig ein entsprechendes Programm für die linke Pfeiltaste. Deine Figur soll sich dann nach links bewegen.

d. Speicher dein Projekt.

Anmerkung: Das in der Abbildung gezeigte Programm kann je nach Leistungsstärke und Alter der Lerngruppe angepasst bzw. erweitert werden.

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Scratch / Eine Geschichte erstellen - Material und Arbeitsaufträge

2021-07-30T13:21:33Z

Gutleben:

Hierbei handelt es sich um das Material und die Arbeitsaufträge zur zweiten Doppelstunde der Unterrichtseinheit Scratch - Kennenlernen und Verstehen.

Geschichte:

Wo ist mein Freund der Eisbär?

Der Pinguin _________ ist heute den ganzen Tag im kalten Meer umhergeschwommen. Er hat Fische gefangen und dabei viel erlebt. Am Abend möchte er seine Erlebnisse gerne mit seinem Freund dem Eisbären teilen, doch als er an die Stelle kommt, an der sie sich sonst jeden Tag treffen, kann er ihn nicht finden. Da der Pinguin sehr neugierig und mutig ist, macht er sich auf den Weg, um seinen Freund zu suchen. Wo könnte er nur sein? (Aufgabe 1)

Auf seiner Suche entdeckt der Pinguin einen großen Eisberg. „Den sollte ich mir einmal genauer ansehen“ denkt er und beschließt näher heran zu gehen. (Aufgabe 2 bis 5)

Als er angekommen ist, ruft er nach seinem Freund und wartet gespannt auf eine Antwort. „Ob er mich gehört hat? Ihm wird doch hoffentlich nichts passiert sein?“ denkt er. (Aufgabe 6)

So wie es aussieht, hat der Eisbär das Rufen seines Freundes gehört. Er kommt hinter dem Eisberg hervor und kommt auf seinen Freund zu. Dieser freut sich sehr und begrüßt ihn. Die beiden Freunde sind nun endlich wieder vereint. (Aufgabe 7 bis 12)

Wie kann das Abenteuer der beiden Freunde weitergehen? (Zusatzaufgabe)

'''Aufgaben:'''

1. Bereite deine Bühne vor, indem du ein passendes Bühnenbild auswählst und einen Pinguin auf die Bühne holst. Gibt dem Pinguin einen Namen.

''Tipp: Alternativ kann bereits eine Vorlage mit der entsprechenden Figur und dem passenden Bühnenbild zur Verfügung gestellt werden.''

2. Teste unterschiedliche Bewegungsbausteine (blau). Wie reagiert der Pinguin auf die Befehle? Notieren deine Beobachtungen. Du kannst die Befehle wieder löschen, indem du sie mit der Maus nach links ziehst.

3. ''Tipp: Einzelne Befehle oder Befehlsblöcke können mit einem Rechtsklick dupliziert (verdoppelt) werden.''

4. Schreibe ein Programm, bei dem der Pinguin langsam in Richtung des Eisblocks geht. Damit der Pinguin zu Beginn des Programms immer wieder von derselben Position startet, trage die Werte (-146/-39) in den Baustein „gehe zu …“ ein.

''Tipp: Damit es so aussieht, als würde der Pinguin gehen, füge nach jedem Bewegungsbaustein einen Baustein „warte 1 Sekunden“ aus der Kategorie Steuern (orange) ein. Teste den Baustein mit verschiedenen Werten: 0.5; 1.5; 2 etc.''

''Durch den Baustein „warte 1 Sekunden“ werden die Bewegungen des Pinguins kurz unterbrochen. Dadurch wirkt das „Gehen“ noch nicht sehr realistisch. Um Bewegungen nachzuahmen, haben viele Figuren in Scratch mehrere „Kostüme“. Indem eine Figur beim Gehen immer wieder zwischen zwei oder mehreren Kostümen wechselt, kann der Eindruck von Bewegung erzeugt werden. Die passenden Bausteine findest du in der Kategorie Aussehen (lila).''

5. Ergänze dein Programm so, dass der Pinguin auf seinem Weg immer zwischen seinen Kostümen „penguin-a“ und „penguin-b“ wechselt.

6. Was fällt dir auf, wenn du das Programm startest? Wie kannst du das korrigieren?

7. Wenn der Pinguin beim Eis angekommen ist, soll er für 3 Sekunden denken „Ob mein Freund sich hinter dem Eis versteckt?“. Anschließend sagt er für 3 Sekunden „Bist du hier, mein Freund?“. Du findest diese Befehle in der Kategorie Aussehen (lila).

''Damit unsere Geschichte weiter gehen kann, brauchen wir eine weitere Figur auf der Bühne. Den Eisbären.''

'''Aufgaben:'''

8. Hole einen Eisbären auf die Bühne. Gib ihm einen Namen und passe seine Größe so an, dass er in das Bühnenbild passt.

9. Verschiebe ihn an eine passende Stelle auf der Bühne

''Tipp: Als Hilfe können genaue Koordinaten oder eine Empfehlung für die Position des Eisbären gegeben werden.''

10. Erstelle ein Programm für den Eisbären, sodass er beim Anklicken der grünen Flagge auf seiner Position versteckt ist. Du findest einen entsprechenden Befehl in der Kategorie Aussehen (lila). Teste dein Programm (grüne Flagge).

Wie geht unser Abenteuer jetzt weiter? à Geschichte weiterlesen

Bei Scratch können Figuren (Objekte) auf verschiedene Ereignisse reagieren. Dazu benötigst du zwei weitere Befehle. Diese findest du in der Kategorie Ereignisse (gelb). Einen Befehl, mit dem der Pinguin eine Nachricht senden kann und einen anderen Befehl, mit dem der Eisbär diese Nachricht empfängt.

'''Aufgaben:'''

11. Verändere das Skript vom Pinguin so, dass er eine unsichtbare Nachricht schickt.

12. Wenn der Eisbär die Nachricht empfängt, soll er 2 Sekunden warten und sich dann zeigen. Danach gleitet er für 1.5 Sekunden zu dem Pinguin.

13. Zum Schluss begrüßt der Pinguin seinen Freund und freut sich.

'''Zusatzaufgabe:'''

Du kannst die Geschichte mit eigenen Ideen erweitern, verändern oder „weiterschreiben“ ''(als Programm; nicht schriftlich).''

''Tipp: Mache dir zunächst ein paar Notizen zu deinen Ideen, damit du einen roten Faden hast.''

 

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

LightBot

2021-07-30T13:21:14Z

Gutleben:

In der kostenlosen App "Lightbot : Code Hour" können erste Programmiererfahrungen digital gesammelt werden. In drei Welten wird der LightBot durch das Auswählen geeigneter Befehle durch die Levels gesteuert. Dabei muss er alle blau markierten Felder erreichen und diese erleuchten. Es wird das Konzept der Prozedur und der Schleife genutzt.
==Technische Voraussetzungen==
Der LightBot ist als App für Android und iOS verfügbar und kann zu Hause kostenlos auf ein verfügbares Smartphone oder Tablet geladen werden. Das Spiel kann aber auch auf dem Computer im [https://lightbot.com/flash.html Browser] gespielt werden. Dafür ist der Adobe Flash Player nötig, der ggf. aktiviert werden muss.

Die Sprache kann oben rechts auf Deutsch gestellt werden.

==Unterricht mit dem LightBot==
Die Lernenden bereiten sich auf den Unterricht vor, indem Sie alle Level des LightBots abschließen und nach und nach komplexere Probleme lösen. Begleitet durch ein Arbeitsblatt können sie so erfahren, dass ein Roboter exakt durch die zur Verfügung stehenden Befehle gesteuert werden kann. Zur Lösung eines Levels muss die Perspektive des Roboters eingenommen werden, um eine geeignete Befehlsabfolge als Plan zu definieren. Erst, wenn der Plan fertig ist, kann er ausprobiert werden. Mit Spannung wird dann jeder Schritt des LightBots mitverfolgt und mitgefiebert, ob das vorher ausgedachte Programm auch tatsächlich die Aufgabe löst - oder, ob man doch noch weitere Änderungen vornehmen muss, um das Ziel zu erreichen.

Im Unterricht können die Erfahrungen mit dem LightBot mit anderen Robotern verknüpft werden. Alle Roboter haben etwas gemeinsam: Sie erhalten auf eine bestimmte Art und Weise Befehle, um eine spezielle Aufgabe zu lösen.

===Erarbeitungsphase zu Hause===
'''Voraussetzungen sichern'''

Die gelingende Erarbeitung zu Hause mit digitalen Medien erfordert die Mitwirkung aller. Schreiben Sie einen kurzen Elternbrief mit Ihrem Vorhaben. Erklären Sie, dass es nötig ist, die App '''Lightbot : Code Hour''' auf einem Endgerät zu installieren oder die Version im Browser für das Kind zu öffnen. Wichtig ist, dass die kostenlose Version aus dem Projekt ''Hour of Code'' genutzt wird. Es ist für dieses Vorhaben nicht nötig eine App (zum Beispiel Lightbot : Programming Puzzles) zu kaufen.

'''Einen Rahmen schaffen'''

Sprechen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern genau ab, in welchem zeitlichen Rahmen die Erarbeitungsphase verlaufen soll. Geben Sie an, bis wann die Kinder das Spiel zu Hause gespielt haben sollen und das begleitende Arbeitsblatt ausgefüllt mitbringen sollen.

===Reflexionsphase im Unterricht===

Die Reflexion und Einordnung der Erfahrungen, die die Kinder mit dem LightBot gesammelt haben, kann im Unterricht durch verschiedene Aktivitäten begleitet werden. Die drei vorgeschlagenen Aktivitäten können beliebig kombiniert werden und in verschiedenen Phasen des Unterrichts genutzt werden.

*'''[[LightBot/Meine digitale Umwelt: Wo finden wir im Alltag Roboter?|Meine digitale Umwelt: Wo finden wir im Alltag Roboter?]]'''
*'''[[LightBot/Sag mir, was ich machen soll: Das Human-Robot-Spiel|Sag mir, was ich machen soll: Das Human-Robot-Spiel]]'''
*'''[[LightBot/Wenn ich mir einen Roboter wünschen könnte, dann ...|Wenn ich mir einen Roboter wünschen könnte, dann ...]]'''

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ein Blick in den Computer

2021-07-30T13:20:23Z

Gutleben:

Diese Unterrichtsreihe ist für die [[Informatik an Grundschulen]] konzipiert. Sie thematisiert die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel, um den Lernenden einen Einblick in das sonst als "BlackBox" erscheinende [[Informatiksysteme|Informatiksystem]] "Computer" zu gewähren. Die Unterrichtsreihe ist im Original auf der [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html Seite des Schulministeriums] zu finden und steht unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA.

Oft werden technische Geräte und deren Funktionen als selbstverständlich angenommen und das Wissen hinter dem sichtbaren Monitor fehlt. So können Kinder schnell eine Fehlvorstellung der Computerabläufe erhalten, wie bspw. die Vorstellung, dass der Computer einen Eigenwillen besitzt. Durch das Erarbeiten der mechanischen Abläufe im Computer wird das Bewusstsein geschaffen, dass Computer beherrschbar sind.<ref name=":0">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>

==Ziel der Unterrichtsreihe==
Ziel des Moduls ist, den (kritischen) Blick der Kinder für die Vielfalt der Computerwelt zu schärfen und ein fundamentales Wissen über Computersprache und -komponenten zu vermitteln. Durch selbstständiges Gestalten und spielerische Komponenten lernen die Kinder die Relevanz von Informatiksystemen in der heutigen Gesellschaft sowie den inneren Aufbau von Informatiksystemen kennen. Der spielerische sowie gemeinschaftliche Ansatz weckt die intrinsische Motivation des Kindes. Das Kind kann sich als kompetent sowie autonom erleben und befindet sich im sozialen Austausch in der Klasse. Dieser Ansatz eignet sich vor allem in der Grundschule und ermöglicht so einen frühzeitigen Zugang zur Informatik.<ref name=":0" />

==Zu erwerbende Kompetenzen==
 
{| class="wikitable"
|+
!
!Die Schülerinnen und Schüler …
!Inhaltsbereich
!Prozessbereich
|-
|C-K1
|unterscheiden Gegenstände mit integriertem Computer von Gegenständen ohne Computer und kategorisieren diese.
|Informatiksysteme,
Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen,
Darstellen & Interpretieren
|-
|C-K2
|ordnen Beschreibungen den Abbildungen der Computer-Komponenten zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K3
|ordnen die Bauteile den richtigen Steckplätzen im Papierlaptop zu.
|Informatiksysteme
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K4
|erklären die Kommunikation zwischen den Bauteilen eines Computers.
|Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren
|-
|C-K5
|verknüpfen das erworbene Wissen über Computer mit Berufen.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Strukturieren & Vernetzen
|-
|C-K6
|reflektieren die Notwendigkeit von Computern in der Arbeitswelt.
|Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten
|}

Diese Kompetenzen finden Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI.

Die Reihe kann ebenfalls in den [[Medienkompetenzrahmen]] NRW und in den Kernlehrplan Sachunterricht [[Ein Blick in den Computer/ Einordnung|eingeordnet]] werden.

==Ablauf der Unterrichtsreihe==

{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|'''Einführung'''

„Die Vielfalt der Computerwelt“
||Die SuS schauen sich unterschiedliche Alltagsgegenstände/Gebrauchsgegenstände an und reflektieren, ob in diesen Computer zu finden sind.||1 Stunde
|-
|'''Einheit 1'''

„Wir bauen unseren eigenen Laptop“
||Die SuS lernen die Komponenten eines Computers kennen und basteln einen eigenen Laptop.||1 Doppel-stunde
|-
|'''Einheit 2'''

„Was passiert innerhalb des Computers?“
||Die SuS können Prozesse im Computer nachvollziehen und stellen einen typischen Ablauf der Computerkomponenten im Rollenspiel dar.||1 Doppel-stunde
|-

|'''Reflexion/ Ausblick'''

Berufe, Computer und künstliche Intelligenz

“Kann der Computer den Menschen ersetzen?”
||Die SuS erkennen, dass Computer in ihrer Umwelt allgegenwärtig sind und denken darüber nach, wie weit Aufgaben z.B. in der Berufswelt von Computern übernommen werden können.

||1 Einzel-stunde
|} 

==Genaue Beschreibung der Einheiten==

===Einführung<ref name=":0" />===
Zur Einführung wird das Vorkommen von Computer im Alltag thematisiert. Im [[Ein Blick in den Computer/ Einführung/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] werden dazu einige Beispiele genannt.

'''Hausaufgabe zur Stunde:''' Die SuS erhalten den Auftrag von zu Hause einen Lieblingsgegenstand/-spielzeug mitzubringen. ''Der Auftrag sollte so gestellt sein, dass elektronische Gegenstände mitbedacht werden.''
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg im Stuhlkreis'''
In die Mitte werden die mitgebrachten Gegenstände ausgelegt und betrachtet. Die Lehrkraft kann weitere Gegenstände und/oder die Bildkarten in der Mitte auslegen, um das folgende Gespräch in die Richtung „Vorkommen von Computern in Gegenständen“ zu lenken.

Das neue Thema (Welt der Computer) wird genannt. Die Kinder sollen sich zum Begriff „Computer“ äußern. Sie sollen darüber nachdenken, wo und wann sie Computern begegnen. Dabei soll die Lehrkraft klarstellen, dass unter Computer nicht nur der bekannte PC oder Laptop gemeint ist.
|· Mitgebrachte Gegenstände

· Ideenkarten

· Computer-gesteuerte und nicht computer-gesteuerte Gegenstände
|-
|'''Arbeitsphase:'''

Auf den genannten Alltagserfahrungen aufbauend denken die SuS über einen möglichen Zusammenhang zwischen Computern und den ausliegenden Gegenständen nach.

Folgender Impuls kann gegeben werden: ''„Die vorliegenden Gegenstände können in zwei Kategorien unterteilt werden.“''

Die SuS sollen die Gegenstände und Bildkarten bezogen auf das neue Thema in zwei Kategorien sortieren und ihre Einordnung begründen.

Dieser Prozess wird von der Lehrkraft moderiert. Es wird erklärt, dass Computer nicht nur in einem Desktop Computer/Laptop zu finden sind, sondern auch in vorliegenden Gegenständen, wo der Computer zuerst "unsichtbar" ist. Bei diesen Gegenständen kann vor allem aus der Funktion geschlossen werden, dass darin ein Informatiksystem enthalten ist.

'''Stolpersteine:'''

Bei der Kategorisierung muss darauf geachtet werden, dass "enthält einen Computer" nicht mit "funktioniert mit Strom" gleichgesetzt wird. Zum Beispiel benötigt die ganz normale Uhr an der Wand des Klassenzimmers auch eine Batterie, um das Uhrwerk anzutreiben. Dieses funktioniert üblicherweise aber rein mechanisch und beinhaltet kein Computer, obwohl es mit Strom funktioniert.

'''Wortspeicher:'''

Computer, PC, Laptop, Rechner
|
|-
|'''Arbeitsphase II/Reflexion:'''

Die SuS kommen in ein Gespräch zu ihren Erfahrungen mit Computern (ggf. in Partnerarbeit).

Mögliche Impulse:

*Welchen Computern bist du in letzter Zeit begegnet?
*Wann benutzt du einen Computer?
|
|}

===Einheit 1: „Wir bauen unseren eigenen Laptop“<ref name=":0" />===
In dieser Einheit werden die Bauteile eines Computers mit exemplarisch gezeichneten Abbildungen kennengelernt. Die Bauteile werden im [[Ein Blick in den Computer/ Komponenten/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] näher erklärt.

'''Vorbereitung für die Lehrkraft:'''

*[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten & Bildkarten]] der Bauteile kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB 1 "Die Computerbauteile stellen sich vor"]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung]] kopieren
*[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Kopiervorlagen]] zum Basteln: MainBoard und Bildschirm zusammen auf DIN A3 Papier kopieren, Tastatur und Bauteile jeweils auf DIN A4 Papier kopieren (Achtung Bauteile: Auf einer Kopiervorlage sind die Bauteile zweifach abgedruckt)

 
[[Datei:Kopiervorlagen Laptop basteln.png|zentriert|mini|690x690px|So werden die Kopiervorlagen kopiert (Bilder nach Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW <ref name=":1" />)]]

'''Mögliche Hausaufgabe:'''

Das selbstständige Ausfüllen der Tastatur kann vorab oder im Anschluss an die Einheit als Hausaufgabe aufgegeben werden.
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Die Lehrkraft stellt den SuS das Thema vor: „Blick in das Innere eines Computers“ und erklärt, dass ein Computer immer bestimmte Bauteile benötigt, um zu funktionieren.

Es werden die Begriffskarten der Komponenten (Mainboard, CPU, RAM, Festplatte und GPU) sowie die entsprechenden Bilder unsortiert an die Tafel geheftet. Die SuS können Vermutungen anstellen, welches Bauteil zu welchem Begriff gehört.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Begriffskarten]]

[[Ein Blick in den Computer/ Bildkarten Bauteile|Bildkarten 5 Computer-komponenten]]
|-
|'''Arbeitsphase I:'''

Die Kinder sollen das AB „Die Computerbauteile stellen sich vor“ selbstständig bearbeiten. Zur Hilfe liegen im Klassenraum Hilfszettel aus. Anschließend werden die Bilder und Namen der Komponenten an der Tafel richtig sortiert, sodass alle Kinder ihre Zuordnung abgleichen können.
|[[Ein Blick in den Computer/ AB1|AB1]] [[Datei:Ein Blick Ab1.png|mini|130x130px]][[Ein Blick in den Computer/ Tippkarten|Tippkarten]]
|-
|'''Arbeitsphase II'''

Die SuS erhalten eine Bauanleitung. Zuerst sollen sie diese in vier Teile zerschneiden, sodass sie ein Heftchen erhalten. Dann werden sie in den weiteren Arbeitsverlauf eingeführt. Mit der Bauanleitung sollen die SuS selbstständig arbeiten, sich die geeigneten Materialien von der Lehrkraft abholen und diese ausmalen, -schneiden und zusammenkleben.

Anhand von drei Arbeitsschritten bauen die Kinder so ihren eigenen Laptop. Zusätzlich zu den Vorlagen können Musterlösungen ausliegen, sodass die Kinder selbständig kontrollieren können, ob ihre Komponenten korrekt zugeordnet wurden.

'''Stolpersteine:'''

*Die Festplatte ist hier extern angebracht. Das liegt daran, dass sich die Bastelvorlage des Motherboards an einem PC orientiert, in dem deutlich mehr Platz ist als ein einem Laptop. In einem richtigen Laptop wäre die Festplatte innen verbaut, würde aber andere Bauteile verdecken und man könnte nicht mehr so viel sehen.

*CPU und GPU könnten vertauscht werden. Aber die CPU muss eben auf das passend große Feld aufgeklebt werden, während die GPU eine passende Lasche hat, mit der sie an den geeigneten schmalen Steckplatz geklebt werden kann.
|[[Ein Blick in den Computer/ Bauanleitung|Bauanleitung,]]
[[Ein Blick in den Computer/ Bastelvorlagen|Bastelvorlagen]]

fertig gebastelte Musterlösungen
|-
|'''Reflexion:'''

Nachdem alle Kinder ihren Laptop erstellt haben, dürfen sie ihren Laptop vorstellen: Sie nennen den Firmennamen und dürfen sich überlegen, wofür der Laptop genutzt wird.

Die SuS können sich zu folgenden Leitfragen äußern:

· Was sind die Besonderheiten deines Laptops?

· Welchen Firmennamen hast du dir für deinen Laptop ausgedacht?

· Was hat dir beim Basteln besonders Spaß gemacht?

· Zeigt euren Mitschülern das Logo auf der Rückseite des Laptops

Anschließend wird auf die Bauteile eingegangen. Die Festplatte ist außen angebracht und, wenn RAM und GPU senkrecht auf ihren Plätzen „stecken“, kann man die Tastatur nicht richtig herunterklappen. Das liegt daran, dass die Bastelvorlage zeigt, wie die Bauteile in einem PC angeordnet werden, da dort genug Platz dafür ist. In einem richtigen Laptop werden die Bauteile alle eng aneinander und übereinander geklebt, dass man nicht viel erkennen könnte. Zusätzlich kann thematisiert werden, dass bei der Verkleinerung des Platzes besonders auf die Kühlung der Bauteile geachtet werden muss, da zum Beispiel die CPU sehr warm werden kann.
|fertig gebastelte Laptops der Kinder
|}

===Einheit 2: „Was passiert innerhalb des Computers?“<ref name=":0" />===
Sie wollen Ihre Urlaubsfotos anschauen, öffnen den Ordner und klicken eins an. Das Bild wird in sekundenschnelle in dem voreingestellten Programm geöffnet. Doch was passiert hierbei im Computer? Im [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel/ Fachlicher Hintergrund|fachlichen Hintergrund]] wird der Ablauf schematisch erklärt. Im Unterricht kann der Ablauf im Computer durch ein [[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] nachempfunden werden.

Die Einheit kann wie folgt ablaufen:
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg/ Überleitung:'''

Als Überleitung zu den gebastelten Laptops kann thematisiert werden, was im Computer vorgeht, um dies Programm auf dem Bildschirm anzuzeigen. Dies kann theoretisch durchgesprochen werden, aber auch vorne am Beamer mit einem Beispielfoto durchgeführt werden.

Leitfragen:

*Ich habe ein Bild auf meinem Computer gespeichert und möchte dieses nun öffnen, um es mir anzuschauen. Was muss ich dafür tun?

Meistens geschieht dies, indem man auf ein Icon klickt, um das Bild mit einem Standardprogramm zu öffnen.

*Könnt ihr euch erklären, was in dem Computer vorgeht, wenn das Bild angeklickt und geöffnet wird?

Die Vorstellungen werden offen im Raum stehengelassen und es wird das Rollenspiel eingeleitet, mit dem dieser Prozess verdeutlicht werden soll.
|Beamer, Computer mit Foto
|-
|'''[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Rollenspiel]] vorbereiten:'''
Die Klasse wird in drei etwa gleichstarke Gruppen aufgeteilt. Gruppe 1 spielt zuerst das Rollenspiel „Text anzeigen“. Die beiden anderen Gruppen nehmen eine Beobachtungsposition ein.

In einem Rollenspiel sind sieben Rollen vorgesehen.

*Wenn mehr Kinder in einer Gruppe sind, sollten sich mehrere Kinder komplexere Rollen teilen.
*Wenn weniger Kinder in einer Gruppe sind, können kleine Rollen zusammengelegt werden. Hierfür bietet es sich an, “Nutzer” und “Maus” zusammenzulegen. Ebenfalls können “Grafikkarte” und “GPU” von einem Kind übernommen werden.

Die Lehrkraft nimmt die Rolle des Spielleiters ein. Der Spielleiter stellt die gefüllte Festplattenkiste auf einen Tisch und befestigt den „Bildschirm“ an der Tafel. Er verteilt die Rollenkarten an die Kinder der Gruppe 1. Jedes Kind soll seine Rolle für sich durchlesen. [[Datei:Lageplan.png|mini|600x600px|Lageplan Rollenspiel - Rollen und ihre Materialien aus Materialpaket - Ministerium für Schule und Bildung NRW<ref name=":1">Ministerium für Schule und Bildung NRW [https://www.schulministerium.nrw.de/docs/Schulsystem/Unterricht/Lernbereiche-und-Faecher/MINT/Informatik-an-Grundschulen/index.html]</ref>|alternativtext=]]

Die beobachtenden Kinder werden zu den verschiedenen Rollen zugeteilt und sollen im folgenden Rollenspiel speziell ihre zugeteilten Rollen beobachten. Sie erhalten einen spezifischen Beobachtungsauftrag (hier am Beispiel ''Festplatte''):

*Beobachte den Schüler ''Festplatte'' ganz genau. Was tut er? Welche Aufgaben hat er im Computer?

*Bespreche dich nach dem Rollenspiel mit deinen Mitschülern, die auch die ''Festplatte'' beobachtet haben.
|[[Ein Blick in den Computer/ Rollenspiel|Materialien für 3 Rollenspiele]]
|-
|'''Rollenspiel vorspielen'''
Das Rollenspiel „Text anzeigen“ wird durchgespielt, indem jedes Kind der Gruppe 1 die Aufträge ausführt, die auf den Rollenkarten stehen. Der Lehrer kann zu Beginn unterstützen, indem er durch seine Übersicht ansagt, welches Kind als nächstes an der Reihe ist.

Anschließend können die beobachtenden Schüler beschreiben, welche Aufgabe die einzelnen Rollen hatten.

Dann werden die Gruppen getauscht:

*Gruppe 2 spielt das Rollenspiel „Bild anzeigen“ vor
*Gruppe 3 spielt das Rollenspiel „Musik abspielen“ vor

Zur Besprechung dieser Rollenspiele kann zusätzlich thematisiert werden: Fallen Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu den anderen Rollenspielen auf?
|
|
|-
|'''„Blindes“ Rollenspiel'''
Nachdem alle Rollenspiele durchgespielt wurden, werden alle Rollenspiele zusammengelegt. Dazu werden alle drei Bildschirme an der Tafel nebeneinander befestigt, die Maus erhält die Codeblätter aus allen Rollenspielen und es wird eine Festplattenkiste benötigt. Nur der Nutzer und die Maus können den Bildschirm sehen. Alle anderen Rollen müssen sich ggf. von der Tafel wegdrehen. Wie in den Rollenspielen vorher schon aufgefallen sein könnte, haben die meisten Rollen immer dieselben Aufträge – unabhängig davon, ob am Ende ein Bild oder ein Text angezeigt werden soll. Der Nutzer kann sich nun aussuchen, ob er auf das Haus, „Alle meine Entchen“ oder „Brief an meine Lehrerin“ klickt. Die Maus gibt dann das entsprechende Codeblatt weiter. Die weiteren Rollen arbeiten nun „blind“ ihre Aufträge ab. Am Ende sollte genau das am Bildschirm angezeigt werden, was am Anfang vom Nutzer angetippt wurde.
|
|
|-
|'''Rollenspiel besprechen'''
*Die Aufgaben der verschiedenen Rollen werden besprochen.
*Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#interne Rollen wie CPU und Arbeitsspeicher machen immer dasselbe
#es werden immer Daten (Programme und Dateien aus der Festplatte abgeholt)

*Unterschiede zwischen den verschiedenen Rollenspielen:

#es werden, abhängig von dem was die Maus generiert, verschiedenen Programme und Dateien angezeigt

*Das „blinde“ Rollenspiel zeigt, dass die inneren Bauteile gar nicht wirklich wissen, was sie machen, da sie nur Befehle abarbeiten, aber gar nicht wissen, was genau der Nutzer angetippt hat. Trotzdem schaffen sie es, dass am Ende das Richtige angezeigt wird.

*Vertiefend kann die Frage gestellt werden, ob man die Rolle des Spielleiters in einem echten Computer auch wiederfindet. Hier werden verschiedene Antworten der SuS erwartet. Jedoch sollte herausgestellt werden, dass die Bauteile immer wissen, was zu tun ist und keinen Spielleiter brauchen, der ihnen weiterhilft, da sie nicht vergessen oder mal abgelenkt sind.
|
|-
|'''Transfer'''
Zum Abschluss der Unterrichtsstunde kann die Frage gestellt werden, wie sich die SuS einen allgemeinen Ablauf in einem Computer vorstellen können (indem sie von den Beispielen in den Rollenspielen abstrahieren) und inwiefern ihre Vorstellungen, die sie zu Beginn der Stunde geäußert haben, zutreffen/ korrekt waren.
|
|}

===Ausblick/ Reflexion: Berufe und Computer<ref name=":0" />===
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien/Medien'''
|-
|'''Einstieg:'''

Es soll das Berufe-Wissen der Kinder aktiviert werden. Jedes Kind erhält ca. 3 Streifen, auf die es bekannte Berufe groß aufschreiben soll. Im Anschluss werden die Streifen gesammelt und an der Tafel geclustert. Es entsteht eine Diskussionsrunde über die Berufe. Die Kinder sollen ihre Meinung äußern, ob in dem entsprechenden Berufsfeld mit der Hilfe von Robotern/ Computern gearbeitet wird.
|Tafel, Papier
|-
|'''Verbindung zur Einführungsstunde:'''

Als Reflexion wird anschließend die Verbindung zur Einführungsstunde hergestellt. Viele der Systeme aus den angesprochenen Berufen sehen anders aus, als ein Laptop/ Desktopcomputer, bedienen sich aber einem ähnlich aufgebauten Prinzip. Es soll ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass man im Alltag vielen Computern begegnet und nicht nur den bekannten Laptops/ Desktopcomputern. In allen Informatiksystemen spielen sich aber ähnliche Vorgehensweisen ab, wie im Rollenspiel gesehen: Eingaben werden von den verschiedenen Bauteilen verarbeitet und aus den Speichern geholt, um eine Ausgabe zu erzeugen. Deshalb wird dieses Prinzip auch '''EVA''' genannt: Eingabe- Verarbeitung- Ausgabe
|
|} 

==weiterführende Videos und Informationen==

*KIT: Wie funktioniert ein Computer? Genaues Erklären des Speicherprozesses https://www.youtube.com/watch?v=tNUI7q4GpbU
*Sendung mit der Maus: Erklären des Vorgangs im Computer beim Einschalten und be Eingabeprozessen https://www.youtube.com/watch?v=5PJZz04JGjs&t=7s
*

==Evaluation des Unterrichtsreihe==
Die Unterrichtsreihe wird evaluiert, indem die Einheiten in verschiedenen Grundschulen im Rahmen des Sachunterrichts oder in AG´s ausprobiert werden. Die Rückmeldungen und Verbesserungsvorschläge werden während dieser Phase laufend in die Reihenbeschreibung oben eingearbeitet.

Bisher hat eine [[Ein Blick in den Computer/ Evaluation|erste Erprobung]] im Rahmen einer AG stattgefunden, die vor allem für Einheit 2 neue Erkenntnisse geliefert hat. Eine zweite Erprobung der Unterrichtsreihe sollte im März 2020 stattfinden, die aber aufgrund von den Schulschließungen wegen Corona nicht durchgeführt werden konnte.

==Verknüpfung mit den anderen Modulen aus "Informatik an Grundschulen"==
Diese Reihe kann durch die Module "Robotik" und Digitale Welt aus dem Projekt [[Informatik an Grundschulen]] ergänzt werden. Der Aufbau eines Computers mit dem EVA-Prinzip wird ebenfalls im Robotik-Modul thematisiert, da auch Roboter einem solchen Prinzip entsprechen. In dem Modul werden die technischen und gesellschaftlichen Aspekte von Robotern untersucht und erste Programmiererfahrungen gewonnen.

Man kann ebenfalls eine Verbindung zum Modul "Digitale Welt" ziehen. Im Rollenspiel (Einheit 2 dieser Reihe) können die Kinder die Kommunikation in einem Computer nachempfinden. Dort kann im Anschluss thematisiert werden, dass die Bauteile nicht wirklich untereinander auf Deutsch "reden". Ihre Kommunikation basiert auf Befehlen und Daten, die sie im Binärcode übermitteln. Die Codierung von Zahlen aus unserem bekannten Dezimalsystem oder Buchstaben in das Binärsystem (Nullen und Einsen) wird im Modul "Digitale Welt" gezeigt und durch Codieren von Nachrichten geübt.

==Digitkits: Ein Blick in den Computer==
Nach der Erprobung soll eine Kiste mit allen Materialien der Unterrichtsreihe befüllt werden, die zur Umsetzung der Reihe nötig sind. Lehrkräfte können sich die Kiste ([[Grundschule/digikits|digikits]]) ausleihen und werden so entlastet, da sie die Materialien direkt vorliegen haben.

Die Kiste soll mit den folgenden Materialien befüllt sein:

*Mappe mit Reihenplanung, Kopiervorlagen der Arbeitsblätter und fachlichem Hintergrund
*Bildkarten für den Einstieg
*Wort-& Bildkarten mit Komponenten des Computers (Einheit 1)
*Kopiervorlagen zum Laptop Basteln (Einheit 1)
*fertig gebastelte Laptops
*einen alten Laptop, der auseinandergeschraubt werden kann, um ihn mit den gebastelten Laptops zu vergleichen
*fertige Sets für alle 3 Rollenspiele (Einheit 2)

 
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
<references />
[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-30T13:08:52Z

Gutleben:

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]
[[Kategorie:Informatik an Grundschulen]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-30T12:54:11Z

Gutleben: /* Was sind Roboter? (Schulstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-30T12:33:06Z

Gutleben: /* Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- [[:Datei:02M_Vorlage_Gruppeneinteilung_mL.pdf|02M_Vorlage_Gruppeneinteilung]]

- [[:Datei:02AB_Ozobot_Einführung_mL.pdf|02AB_Ozobot_Einführung]]

- [[:Datei:02AB_Exploration_Farbcodes_mL.pdf|02AB_Exploration_Farbcodes]]

- [[:Datei:02AB_Verhalten_auf_Farben_mL.pdf|02AB_Verhalten_auf_Farben]]

- [[:Datei:02AB_Beobachtungsaufgabe_mL.pdf|02AB_Beobachtungsaufgabe]]

- [[:Datei:02AB_Aufgabe_Spielfeld_mL.pdf|02AB_Aufgabe_Spielfeld]]

- [[:Datei:02M_Spielfeld_auf_A3_mL.pdf|02M_Spielfeld_auf_A3]]

- [[:Datei:02M_Karten_beschriftet_vollständig.pdf|02M_Karten_beschriftet_vollständig]] und/oder [[:Datei:02MKarten_unbeschriftet_ausschnitt.pdf|02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt]]

- Ggf. [[:Datei:02L_Bedeutung_Karten_mL.pdf|02L_Bedeutung_Karten]]

- [[:Datei:M_Kalibrierungspunkt_mL.pdf|M_Kalibrierungspunkt]]

- [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.pdf|02AB_Ozobot_Reflexion]] (PDF) / [[:Datei:02AB_ozobot_reflexion.docx|02AB_Ozobot_Reflexion]] (Word-Dokument)

- ggf. [[:Datei:OzocodesDeutsch_3Versionen.pdf|Überblick Farbcodes]] (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-30T12:19:42Z

Gutleben: /* Was sind Roboter? (Schulstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. [[:Datei:01M_createaface.pdf|01M_createaface]] (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-30T12:18:34Z

Gutleben:

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [[:Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf|01AB_genaue_Befehle]]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-30T12:08:33Z

Gutleben: /* Was sind Roboter? (Schulstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- [[:Datei:01M_Bilder.docx|01M_Bilder]]

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-29T13:24:53Z

Gutleben: /* Was sind Roboter? (Schulstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- [[:Datei:01AB zeichne ein bild.pdf|01AB_zeichne_ein_bild]]

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-29T13:22:15Z

Gutleben: /* Was sind Roboter? (Schulstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- [[01AB_zeichne_ein_bild.pdf]]

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-29T13:21:28Z

Gutleben: /* Was sind Roboter? (Schulstunde) */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/Datei:01AB_zeichne_ein_bild.pdf]

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-07-29T13:20:21Z

Gutleben:

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

====Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtseinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- [[Datei:01AB_zeichne_ein_bild.pdf]] 01AB_zeichne_ein_bild

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 1AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}

[[Kategorie:Primarstufe]]

Kategorie:Informatik an Grundschulen

2021-07-25T14:32:41Z

Gutleben:

Seiten dieser Kategorie sind Unterrichtsvorschläge, die aus dem Projekt ''Informatik an Grundschulen'' heraus entstanden sind.

Kategorie:Informatik an Grundschulen

2021-07-25T14:32:18Z

Gutleben: Versuch eine neue Kategorie zu erstellen

Seiten dieser Kategorie sind Unterrichtsvorschläge, die aus dem Projektes ''Informatik an Grundschulen'' heraus entstanden sind.

Wie funktioniert der Roboter?

2021-06-01T15:54:04Z

Gutleben: /* Verknüpfung mit dem Medienkompetenzrahmen NRW */

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-05-05T19:07:08Z

Gutleben: /* Zielsetzung */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

==== Verknüpfung mit anderen Unterrichtseinheiten ====
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann als Vertiefung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?]]“ eingesetzt werden. Beide Unterrichtsvorhaben regen die Schülerinnen und Schüler dazu an, eine präzisere Vorstellungen von „Robotern“ zu entwickeln und deren Funktionsweise zu ergründen. Das hier geschilderte Vorgehen mit dem Ozobot vertieft die Inhalte jedoch mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ausgehend von der Arbeit mit Ozoblockly bietet sich eine Weiterarbeit mit der visuellen Programmiersprache und Online-Community [[Scratch]] an. Aufbau und Handhabung beider Programme ähneln sich, sodass die Schülerinnen und Schüler schnell verstehen werden, wie sie [[Scratch verstehen und nutzen - Unterrichtseinheit|mit Scratch Geschichten, Spiele und Animationen programmieren]] können.
Die Unterrichtseinheit „Ozobot – Roboter verstehen, gestalten und beurteilen“ kann zudem mit der Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ verknüpft werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln
==Die Unterrichtsreinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- 01AB_zeichne_ein_bild

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 01AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}
[[Kategorie:Grundschule]]

Wie funktioniert der Roboter?

2021-05-05T18:57:48Z

Gutleben: /* Hinweise zum Unterricht */

==Worum geht es?==
''Wie funktioniert der Roboter?'' ist eine Unterrichtsreihe, die für die Grundschule konzipiert wurde und die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche [[Algorithmus|Algorithmik]] und [[Programmieren|Programmierung]] zum Gegenstand hat. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit [[Roboter|Robotern]] und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben.

==Zielsetzung==
An diese begrifflich noch diffuse Präkonfiguration des Begriffs „Roboter“ der Kinder möchte das Modul anknüpfen, um das Konzept „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder mittels eines didaktischen „[[unplugged]]“-Ansatzes, zunächst ganz ohne den Einsatz von [[Informatiksysteme|Informatiksystemen]] (Computern, Robotern), erste Schritte der Programmierung erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Rollenspiel und mit selbst gebastelten Robotern Algorithmik und Programmierung als wichtige Konzepte der Informatik kennen und verstehen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen zur Steuerung benötigt werden, daher ein Übergang von der oft unpräzisen Alltagssprache zu einer formal und semantisch eindeutigen „Steuerungs-Sprache“ erforderlich ist.

===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|R-K1||erklären, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.||Algorithmen & Programmierung||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K2||erstellen Abläufe zur Steuerung eines Roboters mithilfe vorgegebener Befehle auf Karten oder Bausteinen.||Information & Daten||Modellieren & Implementieren
|-
|R-K3||benennen und formulieren präzise Handlungsvorschriften.
|Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K4||erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines Roboters.
|Algorithmen & Programmierung
|Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K5||interpretieren Handlungsvorschriften und -abläufe korrekt und führen sie schrittweise richtig aus.||Sprachen & Automation, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K6||formulieren Fragen zur Steuerung eines Roboters.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K7||ordnen Bestandteile eines Roboters der Eingabe, der Verarbeitung und der Ausgabe zu.||Informatiksysteme
|Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K8
|erläutern Verbindungen zwischen den Themen der Unterrichtseinheit Robotik und ihren Alltagsvorstellungen.
|Algorithmen & Programmierung
|Strukturieren & Vernetzen
|}(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn1 <nowiki>[1]</nowiki>] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn2 <nowiki>[2]</nowiki>]).

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref1 <nowiki>[1]</nowiki>] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref2 <nowiki>[2]</nowiki>] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich http://dx.doi.org/10.3224/84742107 (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Verknüpfung mit dem Medienkompetenzrahmen NRW====
Im 2017 aktualisierten Medienkompetenzrahmen Medienpass NRW wurde der Bereich „'''Problemlösen und Modellieren'''“ hinzugefügt. In diesem neu geschaffenen Kompetenzbereich ist das vorliegende Modul „Wie funktioniert ein Roboter?“ verortet.

'''6.1: Prinzipien der digitalen Welt'''

Die Kinder sollen grundlegende Prinzipien und Funktionsweiten der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen (Medienberatung NRW 2018).

Im Modul beschäftigen sich die Kinder mit dem grundlegenden EVA-Prinzip. (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe).

'''6.2: Algorithmen erkennen'''

Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Zur Vorbereitung auf das selbstständige Anfertigen von Algorithmen zum Steuern des Roboters besprechen die Kinder vorhandene Algorithmen und testen diese aus. Auch im späteren Verlauf des Moduls müssen die Kinder wieder Algorithmen nachvollziehen und reflektieren, da das selbst Anfertigen im späteren Verlauf des Moduls zu hohe Ansprüche an die Kinder stellt.

'''6.3: Modellieren und Programmieren'''

Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine strukturierte, algorithmische Sequenz planen. Diese auch durch Programmierung umsetzen und die gefundeneLösungsstrategie beurteilen (Medienberatung NRW 2018).

Dies ist der Schwerpunkt des Moduls. Die Kinder entwickeln Lösungen für Probleme, die sich dem Roboter stellen und modellieren einen algorithmischen Lösungsweg. Im Nachgang des Moduls können die Kinder auch an einen Computer wechseln und ihr erworbenes Wissen z.B. mit der kindgerechten Programmierumgebung Scratch weiter anwenden und vertiefen.

'''6.4: Bedeutung von Algorithmen'''

Einflüsse von Algorithmen und Auswirkung der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt beschreiben und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Diese Kompetenz steht nicht im Mittelpunkt des Moduls, lässt sich allerdings am Ende der Einheit (im Rückgriff auf die Erfahrungen und das Wissen der Kinder aus der 1. Stunde) beachten.

Quelle: Medienberatung NRW (Hrsg.), (2018). Medienkompetenzrahmen NRW. Verfügbar unter: https://medienkompetenzrahmen.nrw.de

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Sachunterricht====
Laut Lehrplan hat der Sachunterricht als Teil des Bildungs- und Erziehungsauftrags die Aufgabe, die Schülerinnen und Schüler dabei zu unterstützen sich in ihrer Lebenswelt zurechtzufinden, sie zu erschließen, sie zu verstehen und sie verantwortungsbewusst mit zu gestalten (MSW 2008, S. 39). Hier setzt die Einheit zur Roboterprogrammierung an. Während Schülerinnen und Schüler im Bereich der Nutzung der informationstechnischen Medien oft bereits im Einschulungsalter sehr erfahren sind, bietet die Einheit zur Roboterprogrammierung zusätzlich die Möglichkeit, sich diesen Teil ihrer Lebenswirklichkeit selbst zu gestalten.

Die Aufgabe des Sachunterrichts ist es, die intensive Auseinandersetzung mit wissenschaftlichen und technischen Inhalten von Beruf und Arbeitswelt, zu forcieren (MSW 2008, S.39). Dies unterstützt die Unterrichtseinheit, da die Schülerinnen und Schüler durch die gegebenen Aufgabenstellungen dazu angeregt werden, Fragen zu formulieren und diese zu erforschen.

Der Unterrichtsgegenstand findet sich im Bereich „'''Technik und Arbeitswelt'''“ (MSW 2008, S.41). Das Ziel dieses Bereichs ist es, den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung menschlicher Arbeit durch die Erkundung von Arbeitsbedingungen und -situationen näher zu bringen (MSW 2008, S.44f.).

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Sachunterricht für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Mathematik====
Die Unterrichtsreihe fördert zudem verschiedene prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen, die im Lehrplan Mathematik für die Grundschule in Nordrhein-Westfalen gefordert werden. Insbesondere folgende Kompetenzen werden angesprochen:

'''Prozessbezogene Kompetenzen'''

'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

...probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

...überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

...übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

...erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

...entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

...bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

...übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

...beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

...bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Mathematik für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca)
|-
|Vorbereitung
'''[[Wie funktioniert der Roboter?/„Wir bauen uns einen Roboter!“|„Wir bauen uns einen Roboter!“]]'''
||Die SuS konstruieren sich aus einfachem Material einen Roboter für die Arbeit am Forscherheft.||1 Doppelstunde
|-
||Einführung
'''[[„Ein Roboter braucht präzise Befehle!“]]'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, wie sinnvolle Befehle aufgebaut sind.||1 Doppelstunde
|-
||Arbeit am Forscherheft
'''[[„Wir programmieren die Roboter!“]]'''
|Die SuS lernen grundlegende Konstrukte der Programmierung kennen und wenden diese zunehmend gezielter an.||1 Doppelstunde
|-
||Vertiefung
'''"[[Unser Roboter kann...!]]"'''
|Die SuS gestalten und präsenatieren komplexere Algorithmen und überprüfen diese kriteriengeleitet.||1 Doppelstunde

|}
Durch einen Klick auf die Themen der Einheiten gelangen Sie zu den detaillierten Stundenverläufen dieser Unterrichtsreihe.

===Hinweise zum Unterricht===
Die Unterrichtseinheit „Wie funktioniert der Roboter?“ kann durch die Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ ergänzt werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln.

Die Unterrichtseinheit „[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen]]“ kann als Ergänzung, aber auch alternativ zur Einheit „Wie funktioniert der Roboter?“ verwendet werden. Hier werden ähnliche Inhalte, allerdings anhand des Lernroboters Ozobot, thematisiert. Insgesamt vertieft das Vorgehen mit dem Ozobot die Inhalte etwas mehr und greift zudem konstruktiv die gesellschaftliche Dimension von Robotern auf.

Ergänzend bietet sich zudem die Arbeit mit den Lernrobotern [[Bee-Bot & Blue-Bot|Bee-Bot oder Blue-Bot]] an. Mit diesen können die in dieser Unterrichtseinheit gelernten Kompetenzen auf einen „richtigen“ Roboter übertragen werden.
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
[[Kategorie:Grundschule]]

Wie funktioniert der Roboter?

2021-05-05T18:17:29Z

Gutleben: /* Verknüpfung mit dem Lehrplan Mathematik */

==Worum geht es?==
''Wie funktioniert der Roboter?'' ist eine Unterrichtsreihe, die für die Grundschule konzipiert wurde und die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche [[Algorithmus|Algorithmik]] und [[Programmieren|Programmierung]] zum Gegenstand hat. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit [[Roboter|Robotern]] und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben.

==Zielsetzung==
An diese begrifflich noch diffuse Präkonfiguration des Begriffs „Roboter“ der Kinder möchte das Modul anknüpfen, um das Konzept „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder mittels eines didaktischen „[[unplugged]]“-Ansatzes, zunächst ganz ohne den Einsatz von [[Informatiksysteme|Informatiksystemen]] (Computern, Robotern), erste Schritte der Programmierung erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Rollenspiel und mit selbst gebastelten Robotern Algorithmik und Programmierung als wichtige Konzepte der Informatik kennen und verstehen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen zur Steuerung benötigt werden, daher ein Übergang von der oft unpräzisen Alltagssprache zu einer formal und semantisch eindeutigen „Steuerungs-Sprache“ erforderlich ist.

===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|R-K1||erklären, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.||Algorithmen & Programmierung||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K2||erstellen Abläufe zur Steuerung eines Roboters mithilfe vorgegebener Befehle auf Karten oder Bausteinen.||Information & Daten||Modellieren & Implementieren
|-
|R-K3||benennen und formulieren präzise Handlungsvorschriften.
|Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K4||erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines Roboters.
|Algorithmen & Programmierung
|Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K5||interpretieren Handlungsvorschriften und -abläufe korrekt und führen sie schrittweise richtig aus.||Sprachen & Automation, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K6||formulieren Fragen zur Steuerung eines Roboters.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K7||ordnen Bestandteile eines Roboters der Eingabe, der Verarbeitung und der Ausgabe zu.||Informatiksysteme
|Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K8
|erläutern Verbindungen zwischen den Themen der Unterrichtseinheit Robotik und ihren Alltagsvorstellungen.
|Algorithmen & Programmierung
|Strukturieren & Vernetzen
|}(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn1 <nowiki>[1]</nowiki>] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn2 <nowiki>[2]</nowiki>]).

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref1 <nowiki>[1]</nowiki>] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref2 <nowiki>[2]</nowiki>] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich http://dx.doi.org/10.3224/84742107 (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Verknüpfung mit dem Medienkompetenzrahmen NRW====
Im 2017 aktualisierten Medienkompetenzrahmen Medienpass NRW wurde der Bereich „'''Problemlösen und Modellieren'''“ hinzugefügt. In diesem neu geschaffenen Kompetenzbereich ist das vorliegende Modul „Wie funktioniert ein Roboter?“ verortet.

'''6.1: Prinzipien der digitalen Welt'''

Die Kinder sollen grundlegende Prinzipien und Funktionsweiten der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen (Medienberatung NRW 2018).

Im Modul beschäftigen sich die Kinder mit dem grundlegenden EVA-Prinzip. (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe).

'''6.2: Algorithmen erkennen'''

Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Zur Vorbereitung auf das selbstständige Anfertigen von Algorithmen zum Steuern des Roboters besprechen die Kinder vorhandene Algorithmen und testen diese aus. Auch im späteren Verlauf des Moduls müssen die Kinder wieder Algorithmen nachvollziehen und reflektieren, da das selbst Anfertigen im späteren Verlauf des Moduls zu hohe Ansprüche an die Kinder stellt.

'''6.3: Modellieren und Programmieren'''

Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine strukturierte, algorithmische Sequenz planen. Diese auch durch Programmierung umsetzen und die gefundeneLösungsstrategie beurteilen (Medienberatung NRW 2018).

Dies ist der Schwerpunkt des Moduls. Die Kinder entwickeln Lösungen für Probleme, die sich dem Roboter stellen und modellieren einen algorithmischen Lösungsweg. Im Nachgang des Moduls können die Kinder auch an einen Computer wechseln und ihr erworbenes Wissen z.B. mit der kindgerechten Programmierumgebung Scratch weiter anwenden und vertiefen.

'''6.4: Bedeutung von Algorithmen'''

Einflüsse von Algorithmen und Auswirkung der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt beschreiben und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Diese Kompetenz steht nicht im Mittelpunkt des Moduls, lässt sich allerdings am Ende der Einheit (im Rückgriff auf die Erfahrungen und das Wissen der Kinder aus der 1. Stunde) beachten.

Quelle: Medienberatung NRW (Hrsg.), (2018). Medienkompetenzrahmen NRW. Verfügbar unter: https://medienkompetenzrahmen.nrw.de

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Sachunterricht====
Laut Lehrplan hat der Sachunterricht als Teil des Bildungs- und Erziehungsauftrags die Aufgabe, die Schülerinnen und Schüler dabei zu unterstützen sich in ihrer Lebenswelt zurechtzufinden, sie zu erschließen, sie zu verstehen und sie verantwortungsbewusst mit zu gestalten (MSW 2008, S. 39). Hier setzt die Einheit zur Roboterprogrammierung an. Während Schülerinnen und Schüler im Bereich der Nutzung der informationstechnischen Medien oft bereits im Einschulungsalter sehr erfahren sind, bietet die Einheit zur Roboterprogrammierung zusätzlich die Möglichkeit, sich diesen Teil ihrer Lebenswirklichkeit selbst zu gestalten.

Die Aufgabe des Sachunterrichts ist es, die intensive Auseinandersetzung mit wissenschaftlichen und technischen Inhalten von Beruf und Arbeitswelt, zu forcieren (MSW 2008, S.39). Dies unterstützt die Unterrichtseinheit, da die Schülerinnen und Schüler durch die gegebenen Aufgabenstellungen dazu angeregt werden, Fragen zu formulieren und diese zu erforschen.

Der Unterrichtsgegenstand findet sich im Bereich „'''Technik und Arbeitswelt'''“ (MSW 2008, S.41). Das Ziel dieses Bereichs ist es, den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung menschlicher Arbeit durch die Erkundung von Arbeitsbedingungen und -situationen näher zu bringen (MSW 2008, S.44f.).

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Sachunterricht für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Mathematik====
Die Unterrichtsreihe fördert zudem verschiedene prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen, die im Lehrplan Mathematik für die Grundschule in Nordrhein-Westfalen gefordert werden. Insbesondere folgende Kompetenzen werden angesprochen:

'''Prozessbezogene Kompetenzen'''

'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

...probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

...überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

...übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

...erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

...entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

...bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

...übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

...beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

...bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Mathematik für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca)
|-
|Vorbereitung
'''[[Wie funktioniert der Roboter?/„Wir bauen uns einen Roboter!“|„Wir bauen uns einen Roboter!“]]'''
||Die SuS konstruieren sich aus einfachem Material einen Roboter für die Arbeit am Forscherheft.||1 Doppelstunde
|-
||Einführung
'''[[„Ein Roboter braucht präzise Befehle!“]]'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, wie sinnvolle Befehle aufgebaut sind.||1 Doppelstunde
|-
||Arbeit am Forscherheft
'''[[„Wir programmieren die Roboter!“]]'''
|Die SuS lernen grundlegende Konstrukte der Programmierung kennen und wenden diese zunehmend gezielter an.||1 Doppelstunde
|-
||Vertiefung
'''"[[Unser Roboter kann...!]]"'''
|Die SuS gestalten und präsenatieren komplexere Algorithmen und überprüfen diese kriteriengeleitet.||1 Doppelstunde

|}
Durch einen Klick auf die Themen der Einheiten gelangen Sie zu den detaillierten Stundenverläufen dieser Unterrichtsreihe.

===Hinweise zum Unterricht===
Die Unterrichtseinheit „Wie funktioniert der Roboter?“ kann durch die Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ ergänzt werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln.

Die Unterrichtseinheit „[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen]]“ kann in Verbindung, aber auch alternativ zur Einheit „Wie funktioniert der Roboter?“ verwendet werden. Hier werden ähnliche Inhalte, allerdings anhand des Lernroboters Ozobot, thematisiert.

Ergänzend bietet sich zudem die Arbeit mit den Lernrobotern [[Bee-Bot & Blue-Bot|Bee-Bot oder Blue-Bot]] an. Mit diesen können die in dieser Unterrichtseinheit gelernten Kompetenzen auf einen „richtigen“ Roboter übertragen werden.
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
[[Kategorie:Grundschule]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-05-05T18:14:40Z

Gutleben: /* Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW und den Lehrplan Sachunterricht */

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden und kann in Verbindung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?|Wie funktioniert der Roboter]]“ aus dem Projekt „Informatik an Grundschulen“ eingesetzt werden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).
----[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[2] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich <nowiki>http://dx.doi.org/10.3224/84742107</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW, den Lehrplan Sachunterricht und den Lehrplan Mathematik====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Sachunterricht'''
|'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''
''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|-
|'''Einordnung Lehrplan Mathematik'''
|'''Prozessbezogene Kompetenzen'''
'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die SuS...

· entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

· probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

· überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

· übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

· erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die SuS...

· halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

· entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

· bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

· übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die SuS...

· orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

· beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

· bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

''Schwerpunkt:'' '''Zeichnen'''

Die SuS...

· zeichnen Linien, ebene Figuren und Muster aus freier Hand und mit Hilfsmitteln wie Lineal, Schablone, Gitterpapier/zeichnen Bögen und zueinander parallele oder senkrechte Geraden exakt mit Zeichengeräten wie Zirkel und Geodreieck und nutzen Gitter- und Punkteraster zum Zeichnen von ebenen Figuren und Würfelgebäuden
|}

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

==Die Unterrichtsreinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- 01AB_zeichne_ein_bild

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 01AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
|
|-
|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
|-
|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
|
|-
|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
|
|}
[[Kategorie:Grundschule]]

Wie funktioniert der Roboter?

2021-05-05T17:57:32Z

Gutleben: /* Verknüpfung mit dem Lehrplan Sachunterricht */

==Worum geht es?==
''Wie funktioniert der Roboter?'' ist eine Unterrichtsreihe, die für die Grundschule konzipiert wurde und die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche [[Algorithmus|Algorithmik]] und [[Programmieren|Programmierung]] zum Gegenstand hat. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit [[Roboter|Robotern]] und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben.

==Zielsetzung==
An diese begrifflich noch diffuse Präkonfiguration des Begriffs „Roboter“ der Kinder möchte das Modul anknüpfen, um das Konzept „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder mittels eines didaktischen „[[unplugged]]“-Ansatzes, zunächst ganz ohne den Einsatz von [[Informatiksysteme|Informatiksystemen]] (Computern, Robotern), erste Schritte der Programmierung erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Rollenspiel und mit selbst gebastelten Robotern Algorithmik und Programmierung als wichtige Konzepte der Informatik kennen und verstehen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen zur Steuerung benötigt werden, daher ein Übergang von der oft unpräzisen Alltagssprache zu einer formal und semantisch eindeutigen „Steuerungs-Sprache“ erforderlich ist.

===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|R-K1||erklären, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.||Algorithmen & Programmierung||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K2||erstellen Abläufe zur Steuerung eines Roboters mithilfe vorgegebener Befehle auf Karten oder Bausteinen.||Information & Daten||Modellieren & Implementieren
|-
|R-K3||benennen und formulieren präzise Handlungsvorschriften.
|Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K4||erklären gelesene Handlungsvorschriften und -abläufe für die Steuerung eines Roboters.
|Algorithmen & Programmierung
|Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K5||interpretieren Handlungsvorschriften und -abläufe korrekt und führen sie schrittweise richtig aus.||Sprachen & Automation, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K6||formulieren Fragen zur Steuerung eines Roboters.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|R-K7||ordnen Bestandteile eines Roboters der Eingabe, der Verarbeitung und der Ausgabe zu.||Informatiksysteme
|Darstellen & Interpretieren
|-
|R-K8
|erläutern Verbindungen zwischen den Themen der Unterrichtseinheit Robotik und ihren Alltagsvorstellungen.
|Algorithmen & Programmierung
|Strukturieren & Vernetzen
|}(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn1 <nowiki>[1]</nowiki>] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftn2 <nowiki>[2]</nowiki>]).

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref1 <nowiki>[1]</nowiki>] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Ozobot_-_Roboter_verstehen,_gestalten_und_beurteilen#_ftnref2 <nowiki>[2]</nowiki>] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich http://dx.doi.org/10.3224/84742107 (letzter Zugriff: 17.06.2019)

====Verknüpfung mit dem Medienkompetenzrahmen NRW====
Im 2017 aktualisierten Medienkompetenzrahmen Medienpass NRW wurde der Bereich „'''Problemlösen und Modellieren'''“ hinzugefügt. In diesem neu geschaffenen Kompetenzbereich ist das vorliegende Modul „Wie funktioniert ein Roboter?“ verortet.

'''6.1: Prinzipien der digitalen Welt'''

Die Kinder sollen grundlegende Prinzipien und Funktionsweiten der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen (Medienberatung NRW 2018).

Im Modul beschäftigen sich die Kinder mit dem grundlegenden EVA-Prinzip. (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe).

'''6.2: Algorithmen erkennen'''

Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Zur Vorbereitung auf das selbstständige Anfertigen von Algorithmen zum Steuern des Roboters besprechen die Kinder vorhandene Algorithmen und testen diese aus. Auch im späteren Verlauf des Moduls müssen die Kinder wieder Algorithmen nachvollziehen und reflektieren, da das selbst Anfertigen im späteren Verlauf des Moduls zu hohe Ansprüche an die Kinder stellt.

'''6.3: Modellieren und Programmieren'''

Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine strukturierte, algorithmische Sequenz planen. Diese auch durch Programmierung umsetzen und die gefundeneLösungsstrategie beurteilen (Medienberatung NRW 2018).

Dies ist der Schwerpunkt des Moduls. Die Kinder entwickeln Lösungen für Probleme, die sich dem Roboter stellen und modellieren einen algorithmischen Lösungsweg. Im Nachgang des Moduls können die Kinder auch an einen Computer wechseln und ihr erworbenes Wissen z.B. mit der kindgerechten Programmierumgebung Scratch weiter anwenden und vertiefen.

'''6.4: Bedeutung von Algorithmen'''

Einflüsse von Algorithmen und Auswirkung der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt beschreiben und reflektieren (Medienberatung NRW 2018).

Diese Kompetenz steht nicht im Mittelpunkt des Moduls, lässt sich allerdings am Ende der Einheit (im Rückgriff auf die Erfahrungen und das Wissen der Kinder aus der 1. Stunde) beachten.

Quelle: Medienberatung NRW (Hrsg.), (2018). Medienkompetenzrahmen NRW. Verfügbar unter: https://medienkompetenzrahmen.nrw.de

====Verknüpfung mit dem Lehrplan Sachunterricht====
Laut Lehrplan hat der Sachunterricht als Teil des Bildungs- und Erziehungsauftrags die Aufgabe, die Schülerinnen und Schüler dabei zu unterstützen sich in ihrer Lebenswelt zurechtzufinden, sie zu erschließen, sie zu verstehen und sie verantwortungsbewusst mit zu gestalten (MSW 2008, S. 39). Hier setzt die Einheit zur Roboterprogrammierung an. Während Schülerinnen und Schüler im Bereich der Nutzung der informationstechnischen Medien oft bereits im Einschulungsalter sehr erfahren sind, bietet die Einheit zur Roboterprogrammierung zusätzlich die Möglichkeit, sich diesen Teil ihrer Lebenswirklichkeit selbst zu gestalten.

Die Aufgabe des Sachunterrichts ist es, die intensive Auseinandersetzung mit wissenschaftlichen und technischen Inhalten von Beruf und Arbeitswelt, zu forcieren (MSW 2008, S.39). Dies unterstützt die Unterrichtseinheit, da die Schülerinnen und Schüler durch die gegebenen Aufgabenstellungen dazu angeregt werden, Fragen zu formulieren und diese zu erforschen.

Der Unterrichtsgegenstand findet sich im Bereich „'''Technik und Arbeitswelt'''“ (MSW 2008, S.41). Das Ziel dieses Bereichs ist es, den Schülerinnen und Schülern die Bedeutung menschlicher Arbeit durch die Erkundung von Arbeitsbedingungen und -situationen näher zu bringen (MSW 2008, S.44f.).

Quelle: Ministerum für Schule und Weiterbildung des Landes NRW (Hrsg.), (2008). Lehrplan Sachunterricht für die Grundschulen des Landes Nordrhein-Westfalen.

==== Verknüpfung mit dem Lehrplan Mathematik ====
Die Unterrichtsreihe fördert zudem verschiedene prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen, die im Lehrplan Mathematik für die Grundschule in Nordrhein-Westfalen gefordert werden. Insbesondere folgende Kompetenzen werden angesprochen:

'''Prozessbezogene Kompetenzen'''

'''Problemlösen/kreativ sein'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...entnehmen Problemstellungen die für die Lösung relevanten Informationen und geben Problemstellungen in eigenen Worten wieder (erschließen)

...probieren zunehmend systematisch und zielorientiert und nutzen die Einsicht in Zusammenhänge zur Problemlösung (lösen)

...überprüfen Ergebnisse auf ihre Angemessenheit, finden und korrigieren Fehler, vergleichen und bewerten verschiedene Lösungswege (reflektieren und überprüfen)

...übertragen Vorgehensweisen auf ähnliche Sachverhalte (übertragen)

...erfinden Aufgaben und Fragestellungen (z. B. durch Variation oder Fortsetzung von gegebenen Aufgaben) (variieren und erfinden)

'''Darstellen/Kommunizieren'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...halten ihre Arbeitsergebnisse, Vorgehensweisen und Lernerfahrungen fest (z.B. im Lerntagebuch) (dokumentieren)

...entwickeln und nutzen für die Präsentation ihrer Lösungswege, Ideen und Ergebnisse geeignete Darstellungsformen und Präsentationsmedien wie Folie oder Plakat und stellen sie nachvollziehbar dar (z.B. im Rahmen von Rechenkonferenzen) (präsentieren und austauschen)

...bearbeiten komplexere Aufgabenstellungen gemeinsam, treffen dabei Verabredungen und setzen eigene und fremde Standpunkte in Beziehung (kooperieren und kommunizieren)

...übertragen eine Darstellung in eine andere (zwischen Darstellungen wechseln)

'''Inhaltsbezogene Kompetenzen'''

'''Bereich: Raum und Form'''

''Schwerpunkt:'' '''Raumorientierung und Raumvorstellung'''

Die Schülerinnen und Schüler...

...orientieren sich nach mündlicher Anweisung im Raum (z B. zwei Schritte nach rechts)/orientieren sich nach einem Wegeplan im Raum

...beschreiben Wege und Lagebeziehungen zwischen konkreten oder bildlich dargestellten Gegenständen/beschreiben räumliche Beziehungen anhand von bildhaften Darstellungen, Anordnungen, Plänen etc. und aus der Vorstellung

...bewegen ebene Figuren und Körper in der Vorstellung und sagen das Ergebnis der Bewegung vorher (z. B. Kippbewegungen eines Würfels)

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca)
|-
|Vorbereitung
'''[[Wie funktioniert der Roboter?/„Wir bauen uns einen Roboter!“|„Wir bauen uns einen Roboter!“]]'''
||Die SuS konstruieren sich aus einfachem Material einen Roboter für die Arbeit am Forscherheft.||1 Doppelstunde
|-
||Einführung
'''[[„Ein Roboter braucht präzise Befehle!“]]'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, wie sinnvolle Befehle aufgebaut sind.||1 Doppelstunde
|-
||Arbeit am Forscherheft
'''[[„Wir programmieren die Roboter!“]]'''
|Die SuS lernen grundlegende Konstrukte der Programmierung kennen und wenden diese zunehmend gezielter an.||1 Doppelstunde
|-
||Vertiefung
'''"[[Unser Roboter kann...!]]"'''
|Die SuS gestalten und präsenatieren komplexere Algorithmen und überprüfen diese kriteriengeleitet.||1 Doppelstunde

|}
Durch einen Klick auf die Themen der Einheiten gelangen Sie zu den detaillierten Stundenverläufen dieser Unterrichtsreihe.

===Hinweise zum Unterricht===
Die Unterrichtseinheit „Wie funktioniert der Roboter?“ kann durch die Unterrichtsreihe „[[Ein Blick in den Computer]]“ ergänzt werden. In dieser werden die Bauteile eines Computers und deren Zusammenspiel thematisiert. Anknüpfungspunkt bietet hierbei das EVA-Prinzip, das Gegenstand beider Module ist. Durch den Vergleich der Vorgehensweisen innerhalb eines Roboters und eines Laptops/Computers kann Verständnis dafür geschaffen werden, dass diese sich in allen Informatiksystemen ähneln.

Die Unterrichtseinheit „[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen]]“ kann in Verbindung, aber auch alternativ zur Einheit „Wie funktioniert der Roboter?“ verwendet werden. Hier werden ähnliche Inhalte, allerdings anhand des Lernroboters Ozobot, thematisiert.

Ergänzend bietet sich zudem die Arbeit mit den Lernrobotern [[Bee-Bot & Blue-Bot|Bee-Bot oder Blue-Bot]] an. Mit diesen können die in dieser Unterrichtseinheit gelernten Kompetenzen auf einen „richtigen“ Roboter übertragen werden.
[[Kategorie:Überblick]]
[[Kategorie:Verlaufsplan]]
[[Kategorie:Grundschule]]

Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen

2021-05-05T17:37:18Z

Gutleben:

Im Folgenden finden Sie eine Unterrichtsreihe mit dem Roboter [[Ozobot]] zum Thema ''Roboter verstehen, gestalten und beurteilen''.
==Zielsetzung==
Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe ist in der Fortführung des Projektes „[[Informatik an Grundschulen]]“ an der Universität Paderborn entstanden. Ziel der vorliegen Unterrichtseinheit ist es, den Schülerinnen und Schülern mithilfe des Roboters Ozobot, als beispielhaftes Informatiksystem ([[Roboter]]), einen Einblick in den Aufbau und die Funktionsweise dieser Systeme zu geben, um somit diese Systeme im gesellschaftlichen Kontext besser reflektieren zu können. Die Unterrichtseinheit umfasst 10-12 Unterrichtsstunden und kann in Verbindung oder als Alternative zum Modul „[[Wie funktioniert der Roboter?|Wie funktioniert der Roboter]]“ aus dem Projekt „Informatik an Grundschulen“ eingesetzt werden.

Die Unterrichtseinheit hat die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche „[[Algorithmus|Algorithmen]] und [[Programmieren|Programmierung]]“, „[[Informatiksysteme]]“ sowie „[[Informatik]], Mensch und Gesellschaft“ zum Gegenstand. Zwar haben die Kinder keine direkten Erfahrungen mit Robotern und deren Einsatzgebieten in der Industrie oder Dienstleistungsbereichen, allerdings kann davon ausgegangen werden, dass die Schüler/innen erste Vorstellungen zu Robotern aus Geschichten, Erzählungen, Bildern und Filmen sowie im Umgang mit Spielzeugen entwickelt haben[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[1]]]. An diese ersten Ideen der Kinder zum Phänomen „Roboter“ kann das Modul anknüpfen, um das Phänomen „Roboter“ in der Vorstellungswelt der Schüler/innen im informatischen Sinne begrifflich weiterzuentwickeln und schrittweise zu präzisieren. Durch spielerisches Ausprobieren und Experimentieren können sich die Kinder zunächst die Funktionen und den Aufbau des Roboters erschließen. Auf diese Weise lernen sie im Unterricht beispielsweise das EVA-Prinzip (Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe) als grundlegendes Prinzip der Informationsverarbeitung kennen. Am Beispiel des Roboters wird für sie erfahrbar, dass konkrete und präzise Handlungsanweisungen sowie Problemlösestrategien zur Steuerung und [[Problemlösen|Problemlösung]] benötigt werden. Anhand der Programmiersprache Ozoblockly machen die Schüler/innen erste Erfahrungen mit einer visuellen Programmiersprache und lernen darüber erste grundlegende Prinzipien dieser kennen. Einen weiteren Schwerpunkt der Unterrichtseinheit bildet der Bereich „Informatik, Mensch und Gesellschaft“. Hier finden sowohl kreativ-konstruktive wie auch kritisch-konstruktive Auseinandersetzungen mit Robotern statt. Beispielhafte Diskussionsfragen sind hier: „Welche Art von Robotern sind sinnvoll?“ „Was sollte ein Roboter niemals können?“.
----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[1]]] Müller, K., Schulte, C.: „Are Children Perceiving Robots As Supporting or Replacing Humans?: First Empirical Results and Classification of Preconceptions Within a Theoretical Framework“. In: Proceedings of the 13th Workshop in Primary and Secondary Computing Education, 10:1–10:4. WiPSCE ’18. New York, NY, USA: ACM, 2018.
===Zu erwerbende Kompetenzen===
Folgende übergeordnete Kompetenzen können im Rahmen der Unterrichtseinheit erlernt werden:

====Anknüpfungspunkte an die [[Informatik Standards für die Primarstufe]] der GI====
{| class="wikitable"
|-
! !!Die Schülerinnen und Schüler ...!!Inhaltsbereich!!Prozessbreich
|-
|K1||erläutern, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt. ||Sprachen & Automaten||Modellieren & Implementieren
|-
|K2||explorieren und beschreiben die Funktionen und den Aufbau des Ozobots.||Algorithmen & Programmierung, Informatiksysteme||Interagieren & Explorieren, Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K3||erläutern die Funktionsweise des Ozobots anhand des EVA-Prinzips.||Informatiksysteme||Kommunizieren & Kooperieren
|-
|K4||benennen die Bauteile des Roboters und ordnen diese dem EVA-Prinzip zu.||Informatiksysteme
|Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K5||lösen Problemstellungen in dem sie Handlungsvorschriften durch Farbcodes umsetzen und dabei unterschiedliche Problemlösestrategien anwenden und ihre Vorgehensweise erläutern und reflektieren.||Information & Daten, Algorithmen & Programmierung,||Modellieren & Implementieren,
Begründen & Bewerten, Strukturieren & Vernetzen, Kommunizieren & Kooperieren, Darstellen & Interpretieren
|-
|K6||lösen Problemstellungen mit der Programmiersprache Ozoblockly und können einfache Programme mit Ozoblockly schreiben.||Algorithmen & Programmierung||Modellieren & Implementieren
|-
|K7||beschreiben und bewerten technische Entwicklungen und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag.||Informatik, Mensch & Gesellschaft
|Begründen & Bewerten, Kommunizieren & Kooperieren
|}

(Genaue Erläuterungen der Inhalts- und Prozessbereiche finden Sie in den Informatikstandards der GI für die Primarstufe[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn1|[1]]] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftn2|[2]]]).

====Einordnung in den Medienkompetenzrahmen NRW und den Lehrplan Sachunterricht====
{| class="wikitable"
|'''Einordnung Medienkompetenzrahmen NRW'''

______________________________

'''Kompetenzerwartungen Lehrplan Sachunterricht'''
|'''1. Bedienen und Anwenden'''
Die SuS…

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet ein (1.2).

'''4. Produzieren und Präsentieren'''

Die SuS...

· planen, gestalten und präsentieren Medienprodukte adressatengerecht (4.1).

'''5. Analysieren und Reflektieren'''

Die SuS…

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen (5.3).

· erkennen und vergleichen die Zielsetzungen einzelner Medienangebote und nutzen diese reflektiert und zielgerichtet für einen bewussten Umgang mit ihnen (5.4).

'''6. Problemlösen und Modellieren'''

Die SuS…

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen, verstehen und bewusst nutzen (6.1).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierung von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese (6.4).

____________________________________________________________________________________________________________________________

'''Bereich: 3.2 Technik und Arbeitswelt'''

''Schwerpunkt:'' '''Maschinen und Fahrzeuge'''

Die SuS …

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise.

· können technische Erfindungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

''Schwerpunkt:'' '''Bauwerke und Konstruktionen'''

Die SuS…

· fertigen und nutzen einfache Modellzeichnungen.

'''Bereich: 3.4 Mensch und Gemeinschaft'''

''Schwerpunkt:'' '''Zusammenleben in der Klasse, in der Schule und in der Familie'''

Die SuS…

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus deren Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu führen (Abstimmungen, Beratungen).
|}

----[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref1|[1]]] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich <nowiki>https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf</nowiki> (letzter Zugriff: 17.06.2019)

[[Ozobot - Roboter verstehen, gestalten und beurteilen#%20ftnref2|[2]]] Stiftung Haus der kleinen Forscher (Hrsg.), Frühe informatische Bildung- Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich, 2018, Verlag Barbara Budrich http://dx.doi.org/10.3224/84742107 (letzter Zugriff: 17.06.2019)

==Aufbau der Unterrichtsreihe==
{| class="wikitable"
|-
!Thema der Einheit!!Kurzbeschreibung!!Zeit (ca.)
|-
|''1. Einführung ''
'''„Was sind Roboter?“'''
|Die SuS aktualisieren ihre Vorkenntnisse zum Thema „Roboter“ und erarbeiten handlungsorientiert, dass ein Roboter eindeutige Befehle benötigt.||1 Schulstunde
|-
|''2. Werkstattarbeit''
'''„Wir lernen die Ozobots kennen“'''
|Die SuS lernen den Ozobot kennen und erproben durch Experimentieren und Beobachten seine Funktionsweise. ||1 Doppel-stunde
|-
|''3.1 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip"'''
|Die SuS erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen an. Sie erkennen einen Zusammenhang zwischen den Konstruktionsteilen und dem EVA-Prinzip.||1 Schulstunde
|-
|''3.2 Vertiefung und kreatives Erproben''
'''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|Die SuS verfestigen ihre gemachten Erfahrungen, indem sie eigene Wegenetze und Problemaufgaben für den Ozobot entwerfen und zeichnen. Dabei wird zusätzlich thematisiert, welche Arten von Fehlern auftreten und welche Ursache diese haben, z.B. schlecht gezeichnet, oder Sensor erkennt Farbe nicht etc.||1 Schulstunde
|-
|''4.1 Weiterführung''
'''„Probleme lösen - Denkaufgaben und Rätsel"'''
|Die SuS lösen verschiedene Denkaufgaben und Rätsel indem sie Farbcodes einsetzen.

Sie reflektieren ihre Vorgehensweise anhand eines Problemlösekreislaufes.
|1 Doppel-stunde
|-
|''4.2 Weiterführung''
"'''Probleme lösen - Ozoblockly/ozoblockly game'''"
|Die SuS lernen die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen kennen.

Dabei nutzen sie den erarbeiteten Problemlösekreislauf.

4.1 und 4.2 können ggf. auch parallel durchgeführt werden, wenn die Klasse in Gruppen aufgeteilt wird, die entweder am PC oder auf Papier arbeiten.
|1 Doppel-stunde
|-
|''5.1 Reflexion''
'''„Wir entwickeln die Ozobots weiter -''' '''Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz"'''
|Die SuS entwerfen Weiterentwicklungen des Ozobots und stellen sie vor. Anknüpfend findet eine kritische Diskussion über die Weiterentwicklungen statt. Sind sie realistisch?, Sind sie sinnvoll? etc. Dadurch soll ein Verständnis des Roboters als programmierte Maschine vertieft und eine erste kritische Diskussion über Roboter ermöglicht werden.||1-2 Schulstunden
|-
|''5.2 Vertiefung/ Reflexion''
'''„Wer ist schuld? - Eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz" '''
|Die SuS diskutieren verschiedene Probleme rund um die Einsatzmöglichkeiten eines Roboters und erkennen, dass ein Roboter eine von Menschen programmierte Maschine ohne selbständiges Denken ist.
|1-2 Schulstunden
|}

===Hinweise zum Unterricht und zur Materialerstellung===
Im Folgenden finden Sie einige Hinweise und Tipps, für die Arbeit mit den Ozobots, die auf den Erfahrungen aus der Praxis basieren.:

• Die Lichtverhältnisse haben zum Teil Einfluss auf die Sensoren des Ozobots, so kann es zum Beispiel in sehr dunkler Umgebung oder bei sehr starker Sonneneinstrahlung dazu kommen, dass der Ozobot Farbcodes oder gar Linien nicht korrekt erkennt.

• Achten Sie auf eine regelmäßige Kalibrierung des Ozobots, besonders dann, wenn der Ozobot auf unterschiedlichen Materialien genutzt wird. Es kann sonst zu Fehlern kommen. Sollte eine erneute Kalibrierung nicht helfen und es auch kein Problem mit den Lichtverhältnissen geben, gibt es die Möglichkeit den Ozobot über die App zurückzusetzen. (Für den Ozobot bit die App Ozobot Groove, Ozobot Tuneup, Reset)

- Über die App kann auch mit TuneMotors eine Neuausrichtung der Motoren durchgeführt werden, falls der Ozbot mal sehr schief fahren sollte.

• Wenn Sie Material laminieren möchten, auf dem der Ozobot fahren soll, benutzen Sie ausschließlich matte Laminierfolien, normale Folien reflektieren zu stark

• Stifte: Neben den originalen Stiften der Firma Ozobot haben wir mit folgenden Stiften bzw. Farben gute Erfahrungen gemacht:

- Ikea Mala

- Neuland Marker mit den Farben Schwarz (100), Rot (200), Hellblau (302), Hellgrün (401). Diese sind in der Anschaffung teurer, aber nachfüllbar.

• Neben Stiften können auch Klebepunkte verwendet werden (8mm).

• Für weitere Hinweise, z.B. zur Reinigung der Räder etc., beachten Sie bitte die Herstellerinformationen und ggf. den entsprechenden YouTube Kanal des Herstellers.

==Die Unterrichtsreinheiten im Detail==
Im Folgenden finden Sie die detaillierten Stundenverläufe für die Unterrichtseinheit. Diese Verläufe sind erprobte Vorschläge, die Sie gerne an Ihren eigenen Stil und Bedarf anpassen dürfen und sollen. An einigen Stellen gibt es auch Hinweise auf Alternativen.

===Was sind Roboter? (Schulstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Einführung:'' '''Was sind Roboter?'''
|-
|Ziele und Kompetenzen

|''Medienkompetenzrahmen NRW''

Die SuS…

· aktivieren ihr Vorwissen in Bezug auf das Thema.

· äußern Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern.

· erkennen, dass ein Roboter präzise Befehle als Eingabe benötigt.
|-
|Zeit
|1 Schulstunde (mit Alternative 1 Doppelstunde)
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Cluster</nowiki>

''Für Alternative Doppelstunde:''

- [https://unterrichtsmaterial-ddi.cs.upb.de/index.php/Datei:01AB_genaue_Befehle.pdf 01AB_genaue_befehle]

- 01AB_zeichne_ein_bild

- 01M_Bilder

- ggf. 01M_createface (Material auf Englisch)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- DVD-Player, Beamer, Fernseher, etc.</nowiki>

- DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

- reale Beispiele, Modelle oder Fotos für Roboter (Kuscheltiere, Staubsauger, Spielzeugroboter, etc.)
|-
|Vorbereitung
|Arbeitsblätter kopieren, ggf. Material createface
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde dient eine Abfrage des Vorwissens der SuS zum Thema „Roboter“. Dazu äußern sie Vermutungen über Zusammenhänge und Funktionsweisen von Robotern und stellen diese in einem Cluster dar.

Eventuell können auch Fragen der Kinder zum Thema gesammelt werden, die dann am Ende der Einheit wieder aufgegriffen werden.
|· Tafel oder Papier für das Cluster
|-
|Als Hinführung zum Thema soll an dieser Stelle, wenn verfügbar, ein Ausschnitt aus der DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“ gezeigt werden (11:48 – 20:29). In diesem Filmausschnitt werden Roboter, ihre Funktionsweise und ihre Bedeutung kurz vorgestellt.

Die Kinder erhalten dazu einen Beobachtungsauftrag: Was sind die Vorteile von Robotern?

Diese werden anschließend an der Tafel oder mit einem Blitzlicht gesammelt.

Alternativ lässt sich diese Frage („Was sind die Vorteile von Robotern?“) auch ohne den Film stellen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player etc.
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Alternative 1 (bei einer 45-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Deutlich werden soll auch: Roboter benötigen konkrete Anweisungen, da sie nicht, wie Menschen, auf Erfahrungen und Interpretationen zurückgreifen können. Im Gespräch oder anhand von Rollenspiel oder auch im Film (<nowiki>https://youtu.be/leBEFaVHllE</nowiki>, Roboterlehrer schmiert ein Marmeladenbrot) wird deutlich, dass Roboter eindeutige Befehle benötigen.

Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|}
{| class="wikitable"
|'''Alternative 2 (bei einer 90-Minuten-Stunde)'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Fortsetzung der DVD (20:29 – 21:10). Es wird ein Ausschnitt von der oben genannten DVD gezeigt, bei dem ein Robotergesicht Gefühle darstellen soll. Dem Roboter wird ein entsprechender Befehl gegeben („Glücklich“) und das Gesicht stellt das Gefühl dar.

Wenn die DVD nicht verfügbar ist, ist es auch möglich, diese Szene als Übergang zu den genauen Anweisungen zu überspringen.
|· DVD „Was ist Was: Computer und Roboter“

· Beamer, DVD-Player, etc.
|-
|Nach dem Beispiel von der DVD bekommen die Kinder in Partnerarbeit die Aufgabe, sich gegenseitig Gefühle zu nennen, die sie mit ihrem Gesicht (ggf. mit dem ganzen Körper) darstellen sollen. (ca. 5 Minuten)

Alternativ: Diese Übung lässt sich auch mit Material durchführen (01M_createface). Aufgabe wäre in diesem Fall das Legen der Gefühle mit dem entsprechenden Material.
|
|-
|Im Sitzkreis machen nun einige Teams ihre „Gefühle“ vor. Die restlichen Kinder sollen das Gefühl erkennen. Anschließend wird gemeinsam überlegt, was genau bei dem Gefühl passiert (z.B. „Freude“: grinsen, „strahlendes Gesicht“, kleine Falten, Augen etwas geweitet, etc.).

Diese einzelnen Punkte werden jeweils zu dem Gefühl notiert.

Die Lehrkraft erklärt, dass ein Roboter auf die Anweisung: „Zeig ein freudiges Gesicht!“ nur reagieren kann, wenn er weiß, was er machen muss. Er benötigt genaue Anweisungen dafür.
|
|-
|Die Kinder erhalten nun für die Überlegung, welche Befehle konkret sind, ein Arbeitsblatt mit Befehlen. Sie müssen herausfinden, welche der Befehle so genau sind, dass man sie ohne Rückfrage ausführen kann. Zusätzlich sollen sie einige der ungenauen Befehle verbessern.
|· 01AB_genaue_befehle
|-
|Anschließend sollen die Kinder mithilfe eines „Schneeball-Systems“ Kriterien für „gute Anweisungen“ finden. Schneeball-System: Zuerst überlegt sich ein Kind 3 Kriterien, dann tauscht es sich mit dem Partner/der Partnerin aus und sie reduzieren ihre insgesamt 6 Kriterien auf 3, anschließend werden in einer Vierer-Gruppe die 6 nun vorhandenen Kriterien wiederum auf die 3 wichtigsten reduziert.

Jede Vierer-Gruppe stellt nun ihre Kriterien vor. Diese werden an der Tafel notiert.
|· „Schmierpapier“, je 3 Blätter pro Kind
|-
|Zum Abschluss stellt die Lehrkraft die Frage, warum Anweisungen für einen Roboter genauer sein müssen als für einen Menschen. Je nach verbleibender Zeit kann diese Frage im Plenum diskutiert werden oder in kurzen Diskussionen untereinander in einer anschließenden Blitzlichtrunde besprochen werden.
|
|-
|Evtl. bleibt am Ende der Doppelstunde noch Zeit. Dies ist zum Beispiel möglich, wenn auf den Einsatz der DVD verzichtet wird. In dem Fall bieten sich noch weitergehende Übungen oder Aufgaben an:

Die Kinder können die Aufgabe 2 aus dem Forscherheft („Malt ein Bild“) bearbeiten, bei der sich die Kinder Rücken an Rücken setzen und sich gegenseitig ein Bild beschreiben, welches der jeweilige Partner anhand der Anweisungen nachmalen muss. Es dient eigentlich als Einstieg in das Forscherheft, um zu Beginn der Doppelstunde das Thema „genaue Anweisungen“ noch einmal aufzugreifen. Als vertiefende Übung am Ende der 1. Doppelstunde kann die Aufgabe aber ebenso eingesetzt werden.
|· 01AB_zeichne_ein_bild
|}

===Wir lernen die Ozobots kennen - Werkstattarbeit (Doppelstunde)===
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Werkstattarbeit:'' '''Wir lernen die Ozobots kennen'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen

|Die SuS …

· wissen, wie sie den Ozobot startbereit machen.

· untersuchen den groben Aufbau und die Funktion des Ozobots und beschreiben seine Wirkungsweise.

· entdecken und verstehen das Verhalten des Ozobots an Kreuzungen und stellen Hypothesen über die zugrundeliegende Technik auf.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und beschreiben ihre Wirkungsweisen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Ozobots in Partnerarbeit</nowiki>

- 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

- 02AB_Ozobot_Einführung

- 02AB_Exploration_Farbcodes

- 02AB_Verhalten_auf_Farben

- 02AB_Beobachtungsaufgabe

- 02AB_Aufgabe_Spielfeld

- 02M_Spielfeld_auf_A3

- 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

- Ggf. 02L_Bedeutung_Karten

- M_Kalibrierungspunkt

- 02AB_Ozobot_Reflexion

- ggf. Überblick Farbcodes (OzocodesDeutsch_3Versionen)

- ggf. Stifte und/oder Klebepunkte (vgl. S. 21)
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren, Ozobots aufladen
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde wird den Kindern der Ozobot vorgestellt. Da alle Übungen in Partnerarbeit durchgeführt werden sollen, wird das zufällige Verhalten des Ozobots an Kreuzungen für die Zusammenstellung der Gruppen genutzt. Dieses Zufallsverhalten wird den Kindern jedoch zunächst nicht mitgeteilt. Sie sollen im Verlauf der Übung oder anschließend vermuten, wie der Ozobot die Teams auswählt.

Gruppeneinteilung:

Die SuS erhalten je ein Kärtchen mit einer Nummer. Diese Nummer wird in die Boxen auf der Vorlage eingetragen. Dann wird der Ozobot in die Mitte gesetzt und fährt eine zufällige Box an. Diese Nummer und die im Folgenden angesteuerte sind ein Team. Steuert der Ozobot ein leeres Feld oder ein bereits verwendetes an, wird er von der Lehrperson wieder in die Mitte gesetzt.
|· 02M_Vorlage_Gruppeneinteilung

· mit ausgeschnittenen Ziffernkärtchen

· 1-2 Ozobots
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft im Sitzkreis den Umgang mit dem Ozobot und das Material vor.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Der Ozobot muss vorsichtig behandelt werden! Nicht anschieben! Zuerst kalibrieren!

· Sie bearbeiten die Stationen der Reihe nach. Zu jeder Problemstellung gibt es verschiedene Aufgaben.

· Sie sollen den Ozobot und sein Verhalten genau beobachten, um herauszufinden, wie er fährt und wie er den Weg findet.

Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|Werkstattarbeit

· 02AB_Ozobot_Einführung

· 02AB_Exploration_Farbcodes

· 02AB_Verhalten_auf_Farben

· 02AB_Beobachtungsaufgabe

· 02AB_Aufgabe_Spielfeld

· 02M_Spielfeld_auf_A3

· 02M_Karten_beschriftet_vollständig und/oder 02M_Karten_unbeschriftet_ausschnitt

· ggf. 02L_Bedeutung_Karten

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten nun mit ihrem Partner/ihrer Partnerin an den Aufgaben der Werkstatt. Sie beginnen mit Aufgabe 1 „Kalibrieren“ auf Arbeitsblatt 02 AB Ozobot_Einführung.
|
|-
|Am Ende der Doppelstunde werden die Schüler*innen nicht alle denselben Stand haben, da sie mit Sicherheit unterschiedlich schnell vorankommen. Alle sollten aber Beobachtungen zum Zufallsverhalten, Verhalten auf Farben, und zu einigen Farbcodes gemacht haben.

1. Die Kinder halten auf einem Reflexionsblatt, auf dem Satzanfänge vorgegeben sind, ihre Beobachtungen und Vermutungen fest. Was kann der Ozobot? Wie macht er das? Warum macht er das? Was für Probleme gab es?

Folgende Beobachtungen könnten gemacht werden:

· Der Ozobot verfolgt Linien

· An Kreuzungen wählt er die Richtung zufällig aus.

· Er gibt die Farben der Linien über die LEDs wieder.

· Er führt Befehle aus, die in den Farbcodes verschlüsselt sind.

2. Im anschließenden Gespräch werden die Hypothesen der Kinder gesammelt und diskutiert. (Wie macht er das?)
|· 02AB_Ozobot_Reflexion
 
|}

===Vertiefung und kreatives Erproben (2 Schulstunden/Doppelstunde)===
Diese Stunde gliedert sich in zwei Schulstunden, die auch als gemeinsame Doppelstunde durchgeführt werden können.

====Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''Aufbau des Ozobots – EVA-Prinzip'''
|-
|

Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· erstellen Hypothesen über die Konstruktion des Ozobots und fertigen Zeichnungen dazu an.

· können das EVA-Prinzip erläutern.

· benennen die Bauteile und ordnen sie dem EVA-Prinzip zu.

· lernen grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt kennen und bewusst nutzen (6.1).

· untersuchen den Aufbau und die Funktion einfacher (mechanischer) Geräte und Maschinen und beschreiben ihre Wirkungsweise
|-
|Zeit
|1 Schulstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Blätter für Konstruktionszeichnung (DIN A 3)</nowiki>

- 03.1M_Wortspeicher_bit oder EVO
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Als Einstieg in die Stunde werden Beobachtungen zum Ozobot aus der letzten Stunde gesammelt. Im Gespräch nennen die Kinder einige Bauteile und stellen kurz Vermutungen über deren Funktion an.

Gemeinsam wird überlegt:

Was kann der Ozobot? Wie könnte er das machen?

Wichtig ist hier, dass mit den Überlegungen nur gestartet wird, sodass alle Kinder eine Idee von der nächsten Aufgabe bekommen.
|
|-
|Anschließend werden die Kinder aufgefordert, den Ozobot genau zu zeichnen. Sie sollen die einzelnen Teile beschriften und ihre Funktion erklären.
|· Einzelarbeit
|-
|Gemeinsam werden nun die Ideen der Kinder mit einem Tafelbild des Ozobots gesammelt. Über die genannten Bestandteile werden die Funktionen der Bestandteile und ihr Zusammenspiel erarbeitet und das EVA-Prinzip hergeleitet und genauer erläutert. Hier gibt es einen kurzen Exkurs zum EVA-Prinzip am Computer, um klar zu machen, dass dieses Prinzip nicht nur beim Ozobot existiert. Darüber hinaus werden die Begriffe ''Sensor'', ''Aktor'', ''Programm'' und ''Farbcode'' noch einmal geklärt.

Bestandteile des Ozobots, vgl. [[Ozobot]]:

Einschaltknopf, Farbsensor, Licht, Farb-LED-Leuchte, USB-Anschluss. Nicht sichtbar: Motor, Batterie, Mini-Computer.

Begriffseinführung:

'''Sensor:''' erkennt Veränderungen der Umgebung, hier Licht, Farbe. Sie geben die Anweisungen an die Aktoren weiter.

'''Aktor''': hier: Motor, Lampe, setzt die Befehle der Sensoren um. Z.B.: Der Motor, der über Räder und Fahrwerk eine Richtungs- und Tempoänderung bewirk und die LED-Lampe, die verschieden farbig blinkt.

'''(Farb-)Code''': Ein Computer führt Anweisungen aus. Der Ozobot erhält sie durch die Anordnung von Farbstreifen

'''Programm:''' Aneinanderreihung von Anweisungen

Weitere Fragen könnten sein:

Wo hat er Sensoren? Wozu braucht er sie?

Wie erkennt er die Linien?

Wie drehen sich die Räder? Wie fährt er durch Kurven? Wie macht er das?
|· Plenum

· Tafelbild

· 03.1M_Wortspeicher
|-
|An dieser Stelle kann im Unterricht das EVA-Prinzip (Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe) als ein grundlegendes Prinzip von Informatiksystemen aufgegriffen und bearbeitet werden.

Zur Sicherung und Übertragung dient das Arbeitsblatt: Aufbau des Ozobots und EVA-Prinzip.
|· 03.1AB_EVA_Prinzip
|-
|Diese recht theoretische Stunde kann auch gleich im Zusammenhang mit 3.2 „Farbcodes und Zeichen“ als Doppelstunde erteilt werden.
|
|}

====Farbcodes und Zeichnen (Einzelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Vertiefung und kreatives Erproben:'' '''„Farbcodes und Zeichnen!“'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS …

· können Farbcodes richtig einsetzen.

· benennen Aspekte, die beim Zeichnen beachtet werden müssen.

· erproben die Programmierung der Ozobots mit Farbcodes, indem sie eigene Wegenetze entwerfen und zeichnen.

· lernen verschiedene digitale Werkzeuge (hier Roboter) und deren Funktionsumfang kennen, und setzen diese kreativ und zielgerichtet ein (1.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Kalibrierungspunkt</nowiki>

- 03.2AB_Linien_und_Kurven

- Ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

- 03.2AB_Zeichnen

- 03.2AB_Reflexion

- große Blätter zum Zeichnen

- eventuell Tippzettel zum Zeichnen

- Farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte (siehe Hinweise S. 21)

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- M_Kalibrierungspunkt

- Ozobots
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Laden der Ozobots

· ggf. Arbeitsblätterkopieren und laminieren
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|In der Einführung werden noch einmal grundlegende Hinweise zum Umgang mit den Ozobots wiederholt (Kalibrieren, nicht anschieben, …).

Die Schüler äußern sich zu ihren bisherigen Erfahrungen:

· Verhalten bei Linien und Farben

· Verhalten an Kreuzungen

· Farbcodes
|
|-
|In der Arbeitsphase dürfen sie selbst auf großem Papier in Partnerarbeit freie Strecken für Ozobots erstellen. Dabei können zur Unterstützung z.B. gewisse Ziele oder zu verwendende Codes angegeben werden, aber auch den Schüler*innen freie Hand gelassen werden. Zusätzlich können Brücken eingesetzt und gebaut werden mit der Fragestellung: Welche Steigung schafft der Ozobot? Warum schafft er sie nicht mehr?

Als Unterstützung bei motorischen Schwierigkeiten und zur Differenzierung können hier Karten mit Farbcodes bereitgestellt werden, die die Kinder auf ihren gemalten Plan legen können oder alternativ auch das Ozobot-Puzzle verwendet werden, falls auch das Zeichnen der Linien nicht möglich ist.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Aufgaben.

· Zunächst bearbeiten sie das AB „Linien und Kurven“, um herauszufinden, wie die Kurven gezeichnet werden müssen, damit der Ozobot den Linien folgen kann.

· Anschließend zeichnen sie selbst verschiedene Strecken. Die Aufgabe lautet: „Denk dir Aufgaben für den Ozobot aus! Was soll er tun? Gestalte ein Spielfeld!“
|· 03.2AB_Linien_und_Kurven

· ggf. 03.2_Setkarten_beschriftet oder unbeschriftet

· 03.2AB_Zeichnen

· große Blätter zum Zeichnen

· eventuell Tippzettel zum Zeichnen

· farbige Stifte in rot, blau, grün, schwarz und/oder Klebepunkte

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Ozobots
|-
|In einer gemeinsamen Reflexionsphase am Ende stellen die Gruppen ihre Zeichnungen vor. Alternativ könnten auch, ähnlich wie bei einem Museumsgang, die erstellten Strecken vorgestellt und ausprobiert werden.

Zur Sicherung und als Vorbereitung für die nächste Stunde werden die gemachten Beobachtungen und aufgetretene Probleme gesammelt. Dazu schreiben die Kinder über den Ozobot.

Ein Arbeitsblatt mit vorgegebenen Satzanfängen soll helfen die aufgetretenen Beobachtungen ursächlich zu beschreiben (Er fährt gut, weil…).

Abschließend wird überlegt, wie man bei Problemen oder Fehlern vorgehen kann.

Ziel ist bei dieser Reflexion, eine planvollere Herangehensweise der Kinder an die Aufgaben und Probleme zu fördern, die auch in der nächsten Doppelstunde thematisiert werden soll.
|

· 03.2AB_Reflexion
|}

===Weiterführung (2 Doppelstunden)===
Die Weiterführung untergliedert sich in diesem Vorschlag in zwei Doppelstunden. Die erste Doppelstunde beinhaltet Problemlösen mit Denkaufgaben und Rätseln anhand von Farbcodes. Die zweite Doppelstunde verwendet die Programmiersprache Ozoblockly. Diese Phase kann z.B. im Rahmen einer AG auch weiter vertieft werden oder aufgrund von Zeitmangel ausgelassen werden.

====Problemlösen - Denkaufgaben und Rätsel (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen – Denkaufgaben und Rätsel'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· lösen Problemstellungen mit Hilfe des richtigen Farbcodes.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.1AB_Problemlösekreislauf</nowiki>

- 04.1AB_Problem_Frühling

- 04.1AB_Problem_Sommer

- 04.1AB_Problem_Herbst

- 04.1AB_Problem_Winter

- 04.1AB_Problem_Kaninchenloch

- 04.1AB_Problem_Wege

- 04.1MPuzzleteile_Ozobot

- M_Kalibrierungspunkt

- OzocodesDeutsch_3Versionen

- Stifte und/oder Klebepunkte
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- Tafel zum Anschreiben des Problemlösekreislaufs</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Zu Beginn der Stunde wird an die Reflexion der vorherigen angeknüpft, in der Probleme mit dem Ozobot im Vordergrund standen. Was tue ich, wenn er nicht so fährt, wie die Codes angeben?

Gemeinsam wird ein Problemlösekreislauf anhand vorher aufgetretener Probleme entwickelt und an der Tafel festgehalten (ggf. kann im Vorfeld auch eines der Arbeitsblätter von allen bearbeitet werden):

· Was ist unser Ziel/Problem?

· Welche Lösungen gibt es?

· Plan aufstellen: z.B. Probleme einzeln Überprüfen, in Teilprobleme aufteilen, …

· Plan durchführen

· Lösungen erproben

Im Gespräch werden Anwendungsmöglichkeiten aus dem Alltag für diesen Kreislauf gesucht.
|· Tafelbild

· 04.1AB_Problemlösekreislauf
|-
|Anschließend stellt die Lehrkraft die heutigen Aufgaben und Rätsel vor, die durch das Einfügen der richtigen Farbcodes zu lösen sind und weist darauf hin, dass diese auch ein planvolles Vorgehen benötigen. Bei Bedarf kann die Lehrkraft auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten. Hier kann die Lehrkraft aus dem gegebenen Aufgabenpool eine angemessene Auswahl treffen.

· Die Kinder arbeiten zu zweit an den Denkaufgaben.

· Sie sollen sich merken, wie sie vorgehen, um möglichst schnell zu einer Lösung zu gelangen.

· Sie sollen dabei den Problemlösekreislauf beachten.

...
|· Werkstatt mit Knobel- und Denkaufgaben

· OzocodesDeutsch_3Versionen

· M_Kalibrierungspunkt

· Stifte und/oder Klebepunkte

· Ozobots
 
|-
|Am Ende der Doppelstunde stellen die Kinder ihre Vorgehensweisen vor und reflektieren die Verwendung des Problemlösekreislaufes.
|
|}

====Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames (Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Weiterführung:'' '''Problemlösen - Ozoblockly und Ozogames'''
|-
|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· wenden die Programmierung des Ozobots mit Programmierbausteinen in der Programmierumgebung Ozoblockly an.

· lösen Problemstellungen mit Hilfe der richtigen Programmierbausteine.

· können einfache Programme in Ozoblockly selber schreiben.

· können Ozoblocklyprogramme auf den Ozobot überspielen.

· können Schleifen richtig einsetzen.

· wenden Problemlösestrategien an und reflektieren über ihre Vorgehensweise.

· können Probleme formalisiert beschreiben, Problemlösestrategien entwickeln und dazu eine algorithmische Sequenz planen; diese auch durch Programmieren umsetzen und die gefundene Lösungsstrategie beurteilen (6.3).

· erkennen und reflektieren algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten (6.2).
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 04.2M_Ozobot_Befehle</nowiki>

- 04.2M_Einführung_Ozoblockly

- 04.2AB_Viereck

- Ozobots

- PC mit Internetanschluss
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren

· Ozobots laden
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
|-
|Wenn vorhanden wird den Kindern mit Smartbord oder Beamer die Programmierumgebung Ozoblockly oder auch ozoblockly.game oder https://www.meine-forscherwelt.de/spiel/ronjas-roboter/ vorgestellt. Die Aufgaben bei ozoblockly.game sind zunächst etwas einfacher, da Lösungen sofort überprüft werden können. Sie erfordern kein Kalibrieren und Überspielen des Programms auf die Ozobots und sind so für jüngere Kinder eher geeignet. Alternativ kann auch direkt mit ozoblockly gearbeitet werden. Dafür steht das Arbeitsblatt Einführung_Ozoblockly und Viereck zur Verfügung.
|· PC

· Beamer

· Internetanschluss

· Ozobots
|-
|Die Kinder arbeiten in Einzel- oder Partnerarbeit.

Bei Bedarf kann der Lehrer auch die einzelnen Aufgaben kurz erklären. Vorgesehen ist es aber, dass die Kinder sich die Aufgabenstellungen eigenständig erarbeiten.
|· 04.2M_Ozobot_Befehle

· 04.2M_Einführung_Ozoblockly

· 04.2AB_Viereck
|-
|Reflexion:

Auch hier sollen sich die Kinder zu ihrer Vorgehensweise äußern und der Problemlösekreislauf noch einmal aufgegriffen werden.

Mögliche Fragen:

· Was hast du heute gelernt?

· Was war für dich besonders interessant?

· Was ist dir gut gelungen? Was ist dir nicht gelungen? Warum?

· Wie hast du dich dabei gefühlt? Warum?

· Was würde dich zusätzlich noch interessieren?
|
|}

===Reflexion/Vertiefung (1-2 Doppelstunden)===
Die Vertiefung bzw. Reflexion der Unterrichtseinheit gliedert sich, je nach Diskussionsbereitschaft der Schülerinnen und Schüler, in 1-2 Doppelstunden. Zunächst findet anhand einer kreativen Roboterweiterentwicklung eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung mit dem Thema Roboter statt. In der abschließenden Stunde diskutieren die Schülerinnen und Schüler anhand von unterschiedlichen Problemstellungen den Einsatz sowie die Vor- und Nachteile von Robotern. Es findet also eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung mit Robotern statt.

'''Anmerkung:''' Auf den ersten Blick scheinen diese Unterrichtsstunden unspektakulär. In der Praxis zeigte sich aber das genaue Gegenteil. Die Kinder diskutierten sehr ernsthaft und reflektiert die gesellschaftlichen Möglichkeiten und Grenzen von Technik und insbesondere Robotern. Dabei betrachteten sie sowohl gesellschaftliche als auch umwelttechnische Aspekte. Ein Beispiel war die Diskussion von Roboterhunden vs. lebendigen Hunden, in der deutlich wurde, dass den Kindern die unterschiedlichen Interaktionsarten bewusst geworden sind. Eine Äußerung war z.B.: „Wenn ich einen echten Hund trainiere, ist es viel spannender und ungewisser was passiert. Wenn es klappt, kann ich mich viel mehr darüber freuen. Denn der Roboterhund, der wird einfach programmiert und macht dann immer das, was man ihm durch die Programmierung gesagt hat.“

====Wir entwickeln die Ozobots weiter - kreativ-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wir entwickeln die Ozobots weiter“ - Eine kreativ-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
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|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· diskutieren Chancen und Herausforderungen ihrer Weiterentwicklungen vom Ozobot und reflektieren sie kritisch.

· planen und präsentieren entwickelte Produkte adressatengerecht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen.

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· fertigen und nutzen einfache Modelzeichnungen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- 05.1AB_Weiterentwicklung (DIN A 3)</nowiki>
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
|-
|Vorbereitung
|· Arbeitsblätter kopieren, ggf. laminieren,
|}
 
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
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|Die SuS bekommen den Auftrag in Teams auf '''kreative''' Weise die Ozobots weiterzuentwickeln. Dafür erhalten sie gut 40 Minuten Zeit. Die Kinder erhalten Entwicklungsbögen (DIN A3) zur Dokumentation ihrer Entwicklung, auf denen gezeichnet und geschrieben werden soll. Punkte zur Dokumentation sind:

· Was soll der neue Ozobot können?

· Warum soll er diese Erweiterung bekommen?

· Was braucht er dafür?

· Zeichnung des Ozobots
|Entwicklungsbögen
|-
|Die Klasse trifft sich im Sitzkreis. Jede Gruppe stellt ihren Ozobot ausführlich vor. Die SuS erhalten dafür 3 Reflexionsfragen:

· Kann man diesen Ozobot wirklich bauen?

· Wenn es ihn gäbe, würdet ihr ihn kaufen?

· Was bringt er euch?

Anhand dieser Fragestellungen werden die einzelnen Ozobots kritisch besprochen.
|Entwicklungsbögen der Kinder
|}

====Wer ist schuld? - kritisch-konstruktive Auseinandersetzung (Einzel- oder Doppelstunde)====
{| class="wikitable"
| colspan="2" |''Reflexion/Vertiefung:'' '''„Wer ist schuld“ – eine kritisch-konstruktive Auseinandersetzung zum Robotereinsatz'''
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|Ziele und Kompetenzen
|Die SuS…

· können technische Entwicklungen beschreiben und die Folgen ihrer Weiterentwicklung für den Alltag und die Umwelt bewerten.

· versetzen sich in die Bedürfnisse, Gefühle und Interessen anderer und argumentieren aus ihrer Sicht.

· nutzen adäquate Verfahren, um Entscheidungen zu treffen (Abstimmungen, Beratungen).

· beschreiben Einflüsse von Algorithmen und Auswirkungen der Automatisierungen von Prozessen in der digitalen Welt und reflektieren diese.

· entdecken die Chancen und Herausforderungen von Medien für die Realitätswahrnehmung und lernen, diese für ihre eigene Identitätsbildung zu nutzen.
|-
|Zeit
|1 Doppelstunde
|-
|Materialüberblick
|<nowiki>- Bögen mit den Problemstellungen (DIN A 2) für das Schreibgespräch</nowiki>

- AB Reflexionsfragen
|-
|Zusätzliches Material
|<nowiki>- / -</nowiki>
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|Vorbereitung
|· Dilemma-Geschichten vorbereiten
|}
{| class="wikitable"
|'''Handlungsschritte'''
|'''Materialien / Medien'''
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|Ausgehend von einem Beispiel aus der vergangenen Stunde stellt die Lehrkraft eine Dilemma-Geschichte und lässt die Kinder über dieses Problem im Plenum diskutieren.
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|Anschließend stellt sie weitere Dilemma-Geschichten vor.

· LKW fährt in den Graben, weil die Navigation gesagt hat „Fahren Sie geradeaus.“

· Staubsaugerroboter: Wer ist schuld, wenn er einen Marienkäfer einsaugt?

· Roboterhund: Hättet ihr gerne einen Roboterhund? Kann er einen echten Hund ersetzen?

· Kann ein Roboter die Lehrkraft in der Schule ersetzen?

· Braucht ein Roboter ein eigenes Zimmer?

· Autonomes Fahren: Wie entscheidet der Computer beim autonomen Fahren in Gefahren-Situationen?

· Ein Rettungsroboter muss sich „entscheiden“, welche Person er rettet.

· …

Es muss pro 4 Kindern ein DIN A2-Bogen mit einem Thema vorliegen. Bei kleineren Klassen kann eine Auswahl getroffen werden. Weitere/andere Themen sind auch möglich.

Die Bögen werden auf Tischgruppen (á 4 Kinder) gelegt.

Die Kinder bekommen ca. 10 Minuten Zeit und gehen still durch den Raum. Im Rahmen eines Schreibgesprächs äußern sie sich auf den Bögen zu dem Thema und schreiben Ihre Gedanken auf.
|DIN A 2-Bögen mit den Dilemma-Geschichten
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|Abschließend bereiten die Kinder die Notizen auf, fassen sie zusammen und stellen sie vor.

Die Kinder diskutieren über die Probleme und die Antworten auf die jeweilige Geschichte.

Anschließend müssen sie sich entscheiden, wie sie zu diesem Thema stehen. Die Fragestellung wird dafür noch einmal wiederholt. Innerhalb der Klasse wird nun in Form des Schneeball-Systems zu dem Thema abgestimmt. Zuerst einigen sich die beiden Tischnachbar*innen, anschließend die vier Kinder am Gruppentisch. Jeder Tisch trifft nun eine Entscheidung und muss diese begründen. Die Abstimmung wird ggf. kurz besprochen.

Wünschenswert wäre die Erkenntnis der Kinder, dass Roboter zweckgerichtet und künstlich erschaffen sind, von Menschen für Menschen gemacht und mitgestaltet werden können.
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|In einer kurzen Abschlussrunde zur Stunde und zur Einheit sollen die Kinder nun vorgegebene Sätze in Blitzlichtrunden (wenn ausreichend Zeit bleibt) bzw. in Einzelmeldungen fortsetzen:

· „Es wäre gut, wenn Roboter …“

· „Ich finde nicht gut, …“

· „Roboter ersetzen …“

· „Roboter ersetzen nicht …“

· „Ich hätte gerne einen Roboter, der …“

· „Aber das soll der Roboter nicht tun …“
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|}
[[Kategorie:Grundschule]]