Wie funktioniert der Roboter?

Worum geht es?

Wie funktioniert der Roboter? ist eine Unterrichtsreihe, die für die Grundschule konzipiert wurde und die für das Fach Informatik relevanten Themenbereiche Algorithmik und Programmierung zum Gegenstand hat. 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.

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 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

	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[1] und in der Expertise zur frühen informatischen Bildung der Stiftung Haus der kleinen Forscher[2]).

[1] Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich https://www.informatikstandards.de/docs/v142_empfehlungen_kompetenzen-primarbereich_2019-01-31.pdf (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 http://dx.doi.org/10.3224/84742107 (letzter Zugriff: 17.06.2019)

Aufbau der Unterrichtsreihe

Thema der Einheit	Kurzbeschreibung	Zeit (ca)
Vorbereitung „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

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