OpenSource4School/Lernumgebungen zur Informatischen Bildung im Mathematikunterricht der Primarstufe/Ist Technik fuer die Natur gut

Formale Aspekte

Namen der Verfasser der Lernumgebungsdokumentation

Céline Motz & Chantal Motz

E-Mail-Adressen und Datum

mamo00002@stud.uni-saarland.de

mamo00001@stud.uni-saarland.de

20.02.2023

Inhaltsaspekte

Name der Lernumgebung

Ist Technik gut für die Natur?

Kurzbeschreibung der Lernumgebung

1. Die didaktische Motivation der Lernumgebung wird anhand der Grundfragen von Wolfgang Klafki beschrieben (Jank & Meyer, 2014). Dazu gehört die Gegenwarts-, die Zukunfts- und die exemplarische Bedeutung der Lernumgebung (ebd.). Heut- zutage ist das Thema der Lernumgebung sehr präsent und es wird auch in der Zukunft der SuS ein wichtiger Aspekt sein. Deshalb ist es wichtig, dass die SuS ein Bewusstsein für die Gefahren für die Natur entwickeln und früh darüber aufgeklärt werden. Gleichzeitig lernen sie Erneuerungen kennen, wie beispielsweise die Solarzellen, wodurch sie gleichzeitig gute Tech- nologien kennenlernen. Auch zukünftig werden die SuS weitere Neuerungen kennenlernen und sich mit diesen auseinander- setzen müssen. Der informatische Gehalt bezieht sich hier auf den gesellschaftlichen Aspekt von der Produktion und Nutzung von Technologien. Gerade der Kreuzfahrttourismus hat sich die letzten Jahre weiterentwickelt und einige SuS waren bereits auf einem Schiff. Des Weiteren sollen die SuS eben auch für die Gefahren der Nutzung von Handys und die Herstellung dieser geschult werden. Der Einblick in das Thema kann den SuS helfen über zukünftige Entscheidungen bewusst nachzudenken und ihre Sichtweise zu diesem zu ändern oder zu stärken.

2. Zu den Lehrzielen gehört zum einen die Entwicklung eines Bewusstseins zu dem Thema. Zum anderen sollen die SuS auch ihre kooperativen Kompetenzen erweitern, indem sie sich mit ihren Tischnachbarn austauschen. Des Weiteren sollen die SuS über Technologien reflektieren und die Notwendigkeit derer ermitteln. Außerdem soll den SuS bewusst gemacht werden, dass es auch gute Technologien gibt und nicht jede Technologie eine Gefahr für die Natur darstellt. Das Argumentieren und Kommunizieren sind Kompetenzen, die in der Lernumgebung gefördert werden sollen. Zudem sollen die SuS ihre Kompeten- zen im selbstständigen Arbeiten erweitern. Die SuS sollen verschiedene Technologien kennenlernen und einen Einblick in die Funktionsweisen erhalten. Dabei ist die Aufgabe der SuS, dass sie eine Sachsituation in ein mathematisches Modell verwan- deln können, also die Kompetenz modellieren unter Beweis stellen dürfen.

3. Zu den markanten Eckpunkten zählt einerseits die Einbettung des Themas in eine Kreuzfahrtreise von Forscher- und Forscher- rinnen. Die SuS erforschen verschiedene Länder und sammeln dabei nützliche Informationen. Durch diese Einbettung und das gemeinsame Aufziehen der Forscherbrille sind die SuS motiviert und zeigen ein hohes Interesse bei der Bearbeitung. Bereits beim Einstieg werden sie aktiviert, indem die LP Bildkarten an die Tafel hängt. In Einzelarbeit gehen sie dann auf ihre Erkun- dungsreise und gewinnen währenddessen Informationen. Die SuS sind in ständigem Austausch mit ihren Tischnachbarn und tauschen sich über ihre Ergebnisse und Erkenntnisse aus. Während der Reflexion erhalten die SuS weitere Informationen und tauschen sich darüber aus. Die digitalen Medien gewinnen auch einen Stellenwert, indem die SuS mithilfe des Smartboards unterrichtet werden.

4. In der Lernumgebung werden analoge und digitale Arbeitsmittel eingesetzt. Dazu gehören digitale Medien, wie das Smart- board und das Tablet, durch die die SuS nützliche Informationen sammeln. Das Tablet informiert die SuS über den schädlichen Ausstoß von Kreuzfahrtschiffen durch das Anschauen eines Videos. Dieses wird in langsamer Geschwindigkeit abgespielt, sodass die SuS ausreichend Zeit haben den Text zu lesen. Bei Bedarf kann das Video mehrmals abgespielt werden. Zum Einstieg werden Bildkarten benutzt, die die SuS zum Nachdenken anregt. Auf diesen sind Bilder zu dem Thema abgedruckt, die am Anfang zur Ideensammlung und Aufgreifen von eigenen Erfahrungen beitragen. Bei der Reflexion werden Karten, auf denen Impulse formuliert sind, an die Tafel gehängt, die die SuS zur Diskussion ermutigen. Zudem werden in einem Forscherheft verschiedene Arbeitsblätter zu verschiedenen Themen bearbeitet, um den SuS verschiedene Einblicke in das Themengebiet zu gewähren. Die Lernumgebung bietet eine Vielfalt an Arbeitsmitteln, sodass die SuS auf verschiedene Art und Weise zur Bearbeitung motiviert werden.

Ungefährer Zeitbedarf zur Durchführung

Zur Durchführung der Lernumgebung „Ist die Technik gut für die Natur?“ werden zwei Schulstunden beziehungsweise 90 Minuten benötigt.

Adressaten der Lernumgebung

Klassenstufe:

Die Lernumgebung eignet sich für die Klassenstufe zwei oder drei, da die SuS verschiedene Stationen bearbeiten, die Kompetenzen der zweiten und dritten Klassenstufe voraussetzen. Das schriftliche Multiplizieren oder auch das Rechnen im Zahlenraum bis 1000 lässt sich hier verorten (Kernlehrplan des Saarlandes, 2009).

spezielle Gruppen:

Es stehen keine speziellen Gruppen im Fokus der Durchführung. Um eine möglichst breite Spanne an SuS für sich zu gewinnen, wurden die Arbeitsaufträge offen formuliert. So kann jeder Schüler beziehungsweise jede Schülerin mit unterschiedlichen Leistungsniveaus an der Lernumgebung teilnehmen. Eine natürliche Differenzierung bei der Planung der Lernumgebung ist somit gegeben. Die Bearbeitung der Arbeitsblätter kann zudem in kooperativer Zusammenarbeit erfolgen, sodass leistungsschwache SuS die Unterstützung von leistungsstärkeren SuS erfahren.

Der Einstieg

Ein stiller Impuls markiert den Einstieg in die Lernumgebung und weckt die Neugierde der SuS (Drieschner, 2009). Dazu wurden zwei Bilder an die Tafel projiziert, das ein Kreuzfahrtschiff und einen Delphin darstellt, der sich von Abfällen aus dem Meer ernährt. Es wird ein indirekter Bezug zur „informatischen Bildung“ hergestellt, da Kreuzfahrtschiffe eine Erfindung der Menschheit dar- stellen. Die SuS äußern sich mithilfe einer Meldekette über die Bilder und aktivieren ihr Vorwissen zu dem Themenbereich. Die Frage „Ist die Technik gut für die Natur“ wird anschließend an die Tafel geschrieben und von der Lehrperson laut vorgelesen. Die Schülerantworten werden nacheinander in Stichpunkten an der Tafel festgehalten und visualisiert. Somit ist ein erster Eindruck und eine erste Meinung bei den SuS geschaffen, die im weiteren Verlauf des Unterrichts weiter ausgebaut beziehungsweise revidiert werden kann.

Arbeitsaufträge

• „Heute erforschen wir, ob die Technik gut für die Natur ist.“ Das Lehrziel der Unterrichtseinheit wird mit der Aussage der LP genannt. Zudem erklärt sie, dass sie ein Forscherheft vor sich liegen haben, mit dem Sie die Frage erforschen können. Um einen reibungslosen Übergang in die erste Erarbeitungsphase zu ermöglichen, fordert die LP die SuS auf, die Forscherbrillen anzuziehen und die Reise auf einem Kreuzfahrt- schiff zu starten. Somit ist eine Rahmenhandlung gegeben, die die ver- schiedenen Themenbereiche einbettet.

• „Löse in Einzelarbeit die Aufgaben in deinem Forscherheft.“ • „Schreibe deine Lösungswege auf.“ In der ersten Erarbeitungsphase bittet die LP die SuS, die Arbeitsblätter zu den verschiedenen Stationen zuerst in Einzelarbeit zu bearbeiten. Dazu macht sie ihnen eine Hintergrundmusik mit Meeresrauschen an. Die Reihenfolge der Bearbeitung im Forscherheft ist den SuS dabei frei- gestellt. Für die anschließende Phase sollen die eigenen Lösungswege nachvollziehbar festgehalten werden.

• „Berechne wieviele Tonnen an Schweröl du auf deiner Reise durch Europa verbrauchst?“ Die Arbeitsaufträge des Forscherhefts bestehen aus drei Themenberei- chen, die sich auf die Auswirkungen von Technologien auf die Erde be- zieht. Die Reise auf dem Kreuzfahrtschiff sowie die der Themenbereich zu den Metallen für die Herstellung von Handys fordert die SuS dazu auf, sich mit dem Verbrauch von Schweröl und Kohlenstoffdioxid zu be- schäftigen. Der dritte Themenbereich thematisiert die „grünen“ und schlechten Technologien. Die LP steht den SuS zur Verfügung und bittet die SuS, sich bei Schwierigkeiten leise mit dem Banknachbarn auszutau- schen.

• „Tausche dich mit deiner Tisch- gruppe über deine Ergebnisse aus und beschreibe, wie du vorgegan- gen bist.“ Nach der Bearbeitung in Einzelarbeit tauschen sich die SuS über ihre in- dividuellen Lösungswege aus. Hier beginnt die zweite Phase.

• „Nimm dir ein Kissen und setz dich leise in den Sitzkreis.“ • „Schau dir den Kurzfilm zum Thema Kreuzfahrtschiffe an.“ Ein Sozialformwechsel markiert das Ende der Erarbeitungsphase. Die SuS schauen sich in der Sicherungsphase einen Informationsvideo zum Thema Kreuzfahrtschiffe auf einem Tablet an. Danach dürfen sich die SuS dazu kritisch äußern.

• „Beschreibe, welche Techniken gut beziehungsweise nicht so gut für die Natur sind.“ In der Reflexionsphase dürfen sich die SuS über ihr Wissen aus der Stunde äußern. Zur Unterstützung stellt die LP den SuS vier verschiede- nen Reflexionskarten zur Verfügung, die an der Tafel fixiert werden, äußern. Die LP hängt die ersten zwei Karten an die Tafel und liest sie laut und deutlich vor.

• „Erzähl mir, was du heute gelernt hast und was dir heute besonders gut gefallen hat.“ • „Heute hast du gelernt, dass...“ Die anderen zwei Karten beziehen sich auf den Verlauf der Stunde. Die Sicherung bildet das Ende der Stunde. Hier fasst die LP die wich- tigsten Informationen zusammen.

Technische Voraussetzungen

Für die Durchführung der Lernumgebung sind technische Voraussetzungen notwendig. Zum Abspielen der Hintergrundmusik während der Erarbeitungsphase benötigt man ein Audiogerät mit Lautsprechern. Das Forscherheft bildet dabei die Grundlage. Ein Internetzugang, ein Laptop beziehungsweise mehrere Tabletts sowie ein Smartboard sollten zum Abspielen des Kurzfilms vorhanden sein.

Mathematischer und informatischer Gehalt der Lernumgebung

Mathematische und informatische Analyse

In dieser Unterrichtseinheit lernen die SuS, was man unter Technik versteht und welche Technologien es gibt (Planet Wissen, 2022). Der gesellschaftliche Aspekt der informatischen Bildung wird erarbeitet. Die SuS werden dazu befähigt „in gegenwärtigen und zukünftigen Lebenssituationen urteilsfähig sowie handlungs- und gestaltungsfähig zu werden“ (Basiscuricculum Saarland, 2019, S. 2). Die Ursache für Umweltschäden, die durch die Technik bedingt sind, ist allein der Mensch, der immer mehr Techno- logien erfindet und dabei die Folgen nicht beachtet. Im Einstieg wird sichtbar, dass die Tiere besonders im Meer von den Abfällen betroffen sind und durch die Nahrungsaufnahme sterben. Hunderte Millionen von Plastikmüll landen im Atlantik (Mdr Wissen, 2010). Verbunden mit Sachtexten und Sachrechenaufgaben werden die inhaltsbezogenen sowie prozessbezogenen Kompetenzen des Faches Mathematik gefördert (MBK, 2022). Im Bereich „Zahlen und Operationen“ werden die SuS modellieren, problemlösen sowie kommunizieren und kooperieren. Die SuS müssen in der Lage sein, kleinen Rechenaufgaben schriftlich zu lösen. Auf der Forscherreise begegnen die SuS drei verschiedenen Themenbereichen, die sich auf die Fragestellung bezieht. „Ist die Technik gut für die Natur“. Sie lernen, welche Menge an Kohlenstoffdioxid sich bei einer Urlaubsreise mit einem Kreuzfahrtschiff ansammelt. Reisen auf dem Kreuzfahrtschiff sind heutzutage eine sehr beliebte Urlaubsmethode. Gleichzeitig wird ihnen aber auch ein Kreuz- fahrtschiff gezeigt, dass mit der Verwendung von Flüssigerdgas eine positive Alternative darstellt. Hier lernen die SuS, dass die Menschheit auf einem guten Weg ist, die Umwelt zu schonen. Handys gehören schon im frühen Alter zum Alltag der SuS. Doch wie Handys hergestellt werden und woher die Rohstoffe hierfür gewonnen werden, ist den wenigsten bewusst. Aus Minen werden die Metalle für die Mobilgeräte gewonnen, Wälder und Berge zerstört sowie Tiere bedroht. Die SuS erfahren, wieviel Kohlenstoffdioxid allein für die Handys in der eigenen Familie ausgestoßen wird, was zur Erderwärmung beiträgt. Auch hier haben die Menschen von den Auswirkungen gelernt, eine gute Alternative herzustellen. Dieses Handy nennt man das „Fair-Phone“. Mit der Reise nach Frankreich lernen die SuS verschiedene Technologien kennen und inwiefern diese gut sowie schädlich für die Natur sind. Die Solarzelle, Autos, Flugzeuge usw. werden beispielhaft aufgegriffen. Elektro- beziehungsweise Wasserstoffautos, die für eine grüne Technologie stehen, sind schon vielen SuS begegnet (Gasag, 2021). Die Lernumgebung ist darauf ausgerichtet, den SuS schon früh ein Bewusstsein für die Auswirkungen von Technologien der modernen Welt zu schaffen.

Mathematik- und informatikdidaktischer Gehalt der Lernumgebung

Didaktische Analyse

Im Allgemeinen ist die Lernumgebung für die SuS nachvollziehbar und leicht zu verstehen. Jedoch gibt es verschiedene Befunde zu Vorgehensweisen bzw. zu typischen Fehlern. Die Heterogenität in der Schulklasse muss bei der Unterrichtseinheit beachtet werden (Krauthausen & Scherer, 2019). Dazu sollte die Arbeit in Gruppen ermöglicht werden, sodass die SuS sich gegenseitig unterstützen können. Das Vorgehen wird in der Lernum- gebung umgesetzt und beachtet. Die Lernumgebung behandelt ein gesellschaftliches Thema, das zur Motivation in eine Rahmenhandlung eingebettet (Wittmann, 1995). Die SuS werden zu Forschern und gehen auf eine Reise auf einem Kreuzfahrtschiff. Die Themen sind für die SuS neu, jedoch ausführlich und einfach beschrieben. Bei der Bearbeitung der Sachrechenaufgaben kann es zu verschiedenen Problemen im Modellierungskreislauf kommen. Die SuS müssen sich die Sachtexte genau durchlesen, damit sie das Situationsmodell verstanden haben (Franke und Ruwisch, 2010). Der Prozess beim Übertragen des Situationsmodells in ein mathematisches Modell stellt für viele SuS ein weiteres Hindernis dar (ebd.). Typische Fehlertypen sind bei der Berechnung der Menge an Kohlenstoffdioxid beispielsweise, dass sie die Aufgabe mit den dazugehörigen Informationen falsch identifizieren und so Folgefehler entstehen (ebd.). Bei jeder Aufgabe ist zudem ein Antwortsatz gefordert. Wenn die SuS ihr mathematisches Ergebnis nicht deuten und auf die Fragestellung in Zusammenhang bringen können, haben sie Schwierigkeiten eine Antwort zu formulieren. Zu den Vorgehensweisen bei den Aufgaben gehören die schriftliche Addition oder Multiplikation. Je nach Lernstand, kann der Schüler oder die Schülerin frei entscheiden, wie sie vorgehen. Durch die offenen Aufgabenstellungen ist es den SuS freigestellt, wie sie die Aufgabe lösen. Hier sollten aufgrund der natürlichen Differenzierung keine Schwierigkeiten auftreten (Krauthausen & Scherer, 2019). Des Weiteren kann der große Zahlenraum bis 1000 für leistungsschwache SuS ein Hindernis darstellen. Dadurch kann es zu Unterrichtsstörungen kommen, die den Unterrichtsfluss unterbrechen.

„Gute“ Aufgaben & Differenzierung

Die Lernumgebung berücksichtigt alle vier Kriterien „guter“ Aufgaben zum Lernen. Darunter fallen vier Kriterien.

• Die Lernumgebung erfüllt das erste Kriterium der mathematischen und informatorischen Ergiebigkeit (Maier, 2011). Es werden verschiedene Kompetenzen gefördert und weiterentwickelt. Während der Forscherreise beschäftigen sich die SuS mit der inhaltsbezogenen Kompetenz „Zahlen und Operationen“, da sie die Grundrechenarten der Addition und Multi- plikation anwenden sollen. Zudem wird konkret die Sachrechenkompetenz ausgebaut, da sie mittels Informationstexte Aufgaben lösen sollen und dafür die prozessbezogene Kompetenz „Modellieren“ zum Einsatz bringen müssen (Kern- lehrplan des Saarlandes, 2009). Aus den Texten müssen die Daten entnommen werden und in ein Situationsmodell strukturiert werden. Auch das „Kommunizieren“ wird mithilfe der Gruppenarbeitsphase und der Reflexionsphase im Sitzkreis gefördert, in der sich die SuS über ihre individuellen Lösungswege austauschen sollen. Zudem werden in der Lernumge- bung unterschiedliche Sozialformen verwendet, sodass die soziale Kompetenz der SuS geschult wird. Zum Bereich der informatischen Bildung erlernen die SuS den gesellschaftlichen Aspekt näher kennen, indem sie sich mit den Auswir- kungen der Technik auf die Natur beschäftigen und so ein Bewusstsein für den Themenbereich entwickeln (Basiscuric- culum Saarland, 2019). Die Arbeitsblätter enthalten aktuelle Informationen zu verschiedenen Technologien, die das Wis- sen in dem spezifischen Bereich erweitert.

• Die Lernumgebung ist zusammen mit dem Forscherheft natürlich differenziert und offen gestaltet (Maier, 2011). Die SuS erhalten alle das gleiche mathematische Lernangebot, an dem sie individuell arbeiten können. Im Forscherheft werden die Sachrechenfragen so gestellt, dass die SuS frei entscheiden können, wie sie die Aufgabe lösen. Somit ist kein konkreter Lösungsweg von den SuS gefordert. Die Lösungen sind dabei alle unterschiedlich, da die Aufgaben einen individuellen Bezug enthalten (Maier, 2011). Zum Beispiel ist gefragt, wieviel Kohlenstoffdioxid man für die Handys in seiner eigenen Familie verbraucht. Da die SuS unterschiedliche Familienkonstellationen haben, sind die Ergebnisse individuell richtig. Zudem sind die Aufgaben des Forscherheftes so gestellt, dass verschiedene Kompetenzen der SuS gefordert werden. Für SuS, die sich lieber künstlerisch ausleben wollen, eignet sich hier der dritte Aufgabenteil mit dem kleinen Mathematik- Mandala, bei dem sie die Additionsaufgabe berechnen sollen und mit der entsprechenden Farbe als eine gute oder schädliche Technologie anmalen sollen. Die SuS befinden sich in der zweiten oder dritten Klasse, weshalb der Zahlenraum bis 1000 beansprucht wird, den die SuS in diesem Schuljahr laut Lehrplan kennenlernen. Die Leistungsfähigkeit der SuS wird somit bei der Lernumgebung berücksichtigt. Da die Themen für sie neu sind und dazu Sachaufgaben gestellt werden, müssen die SuS in der Lage sein, die Vorkenntnisse auf neue Themenbereiche zu übertragen und anzuwenden. In der Lernumgebung werden verschiedene Darstellungsformen gebraucht. Die SuS arbeiten beispielsweise mit authen- tischen Mathematisierungen wie einer Route eines Kreuzfahrtschiffes. Außerdem werden die Arbeitsaufträge strukturiert und die Schlüsselinformationen unterstrichen. Mithilfe von Reflexionskarten dürfen sich die SuS zu der Lernumgebung äußern. Diese helfen den SuS bei der Formulierung der Sätze. Hinsichtlich der Sozialformen bietet die Lernumgebung den SuS die Möglichkeit, mit anderen SuS zusammenzuarbeiten. Dadurch müssen leistungsstarke SuS ihr Vorgehen so erklären, dass es die leistungsschwachen SuS verstehen. Hierbei entstehen Fragen und Probleme, die zu einem vertieften Verständnis führen.

• Mit dem stummen Impuls, der in die Thematik einführt, werden die SuS aktiviert und ihr Vorwissen angesprochen. Die Rahmenhandlung motiviert die SuS als Forscher der Problematik auf den Grund zu gehen. Dabei sind die Aufgaben so gewählt, dass sie die SuS ansprechen (Maier, 2011). Das Thema ist eine Problematik, die die Welt aktuell betrifft. Diese wird in dieser Lernumgebung umgesetzt und stellt damit einen authentischen Bezug her. Des Weiteren wurde eine au- thentische Karte einer Route bei einer Sachaufgabe verwendet, mit der sie arbeiten sollen.

• Die Thematik spielt in der Erfahrungswelt der SuS, weshalb für sie die Themen der Stunde nachvollziehbar und verständlich sind. Die Arbeitsaufträge sind angemessen formuliert, sodass jeder Schüler damit arbeiten kann. Zudem werden Begriffserklärungen zu Fachbegriffen angeboten, die den SuS bei Verständnisproblemen helfen. Trotzdem ist es ein neuer Themenbereich, in den sie sich zusammen erarbeiten müssen. Bei Verständnisproblemen oder Fragen dürfen Sie kooperieren und sich gegenseitig unterstützen (Wollring, 2008).

Artikulation, Kommunikation, Soziale Organisation

1. Die Lernumgebung berücksichtigt die Artikulationsoptionen „Handeln, Sprechen und Schreiben“. Die SuS werden zu Forschern und überprüfen, inwiefern die Technik für die Umwelt gut ist. Dazu bearbeiten sie schriftlich und in Kooperation die Arbeitsaufträge und tauschen sich im Anschluss über ihre Lösungswege sowie ihr Wissen aus.

2. Da die Lernumgebung einen gesellschaftlichen Aspekt der Informatischen Bildung thematisiert, wird nicht konkret Raum zum Gestalten gegeben. Es geht darum, die Kinder über die Auswirkungen der Technik aufzuklären und ein Bewusstsein zu schaffen, welche Schäden entstehen können. Flexibel gestalten können sie während der Arbeitsphase in dem Forscherfheft, da die Lösungswege individuell gestaltet werden müssen. Sie halten ihre Ergebnisse schriftlich fest und erstellen eine Übersicht in Form einer Tabelle zu guten und schädlichen Technologien, die den SuS Raum zum Behalten gibt.

3. Die Phase im Plenum während des Einstieges leitet eine Einzelarbeitsphase ein, in der die Kinder zu eigenständigen Forschern werden. Anschließend tauschen sie sich in der Gruppe aus. In der Sicherungsphase wird im Plenum gearbeitet, um sich gemeinsam über das erlernte Wissen der Forscher zu informieren. So werden in der Lernumgebung verschiedene Sozialformen verwendet, um einem strikten Frontalunterricht entgegenzuwirken.

4. Die Schlusssequenz wird durch einen gemeinsamen Sitzkreis gekennzeichnet. Die LP hängt nacheinander Reflexionskarten beziehungsweise Hilfskarten an die Tafel, um die Forscher zu animieren, sich zu ihrer Reise auf dem Kreuzfahrtschiff zu äußern. Zudem werden die Meinungen der Einführungsphase, die an der Tafel notiert wurden, nochmal aufgegriffen, um eine Verbindung zu schaffen. Anschließend fasst die LP die wichtigsten Erkenntnisse zusammen.

Potenzial des Einsatzes (digitaler) Medien

1. Für die Lernumgebung benötigt man investives Material. Darunter fällt in dieser Lernumgebung ein Tablet und ein Smartboard. Um die Präsentation sowie die Bilder zu zeigen, wird das Smartboard benutzt, sodass jeder SuS die Möglichkeit hat etwas zu sehen. Somit wird ein unproblematischer Unterricht möglich und die Lernumgebung lässt sich in weiteren Veranstaltungsräumen durchführen. Die Lernumgebung fördert den Ausbau der Medienkompetenz nur gering, da sie SuS selbst mit den digitalen Medien kaum handelnd werden. Während der Arbeitsphase benutzen die SuS nur kurz das Tablet, auf dem sie ein Video analysieren sollen.

2. Die Regeln zum Umgang mit Tablets und dem Smartboard sind bereits aus den vorherigen Unterrichtseinheiten bekannt, sodass die Regeln nicht explizit wiederholt werden müssen. Bei Fragen oder Problemen steht die zuständige LP den SuS zur Hilfe und erklärt ihnen die Funktionsweise. Der Umgang mit einem Smartboard wurde den SuS bereits mitgeteilt, sodass diese sorgfältig und respektvoll mit diesem umgehen. Zusätzlich wurde in vorherigen Stunden ein Plakat zum Umgang mit digitalen Medien neben die Tafel gehängt, sodass die SuS immer wieder darauf zurückgreifen können.

3. Gleichzeitig werden auch Arbeitsblätter ausgeteilt, die in einem Forscherheft zusammengetackert wurden. Alle drei Arbeits- blätter spiegeln ein Land wider, das das Kreuzfahrtschiff erreicht. Die SuS sind mit diesen Arbeitsblättern die meiste Zeit der Unterrichtsstunde beschäftigt und bearbeiten diese nach chronologischer Reihenfolge. Beim Einstieg werden laminierte Bildkarten an die Tafel gehängt, wenn das Smartboard nicht funktionieren sollte. Diese animieren die SuS zum Nachdenken und anschließenden Melden. Bei der Reflexion werden laminierte Hilfsimpulse an die Tafel gehängt, sodass die SuS immer ganze Sätze bilden müssen und ihnen vorgeschrieben ist, was sie reflektieren sollen.

4. Die Forscherhefte, die die Arbeitsblätter enthalten, werden nach dem Einstieg ausgeteilt, sodass die SuS nicht währenddessen in ihnen blättern und abgelenkt sein könnten. Diese Arbeitsblätter sind zusammengetackert, sodass diese auch nach der Reihenfolge bearbeitet und die Blätter nicht durcheinandergebracht werden. Dafür wird anfangs ein Stapeln für jede Tischgruppen gebildet, sodass das Austeilen schnell vonstattengeht.

5. Der Vorteil dieser Organisation der Forscherhefte ist, dass der Unterricht nicht unterbrochen wird und die SuS davon abgehalten werden, durch das Material gestört und abgelenkt zu werden. Zusätzlich benötigt das Austeilen der zuvor organisierten Stapel wenig Zeit, sodass der Unterricht nicht gestört wird. Die SuS arbeiten hauptsächlich in Einzel- und Gruppenarbeit miteinander, sodass der Frontalunterricht nicht im Fokus steht. Ein Nachteil wäre, dass die Vorbereitung der Forscherhefte viel Zeit in Anspruch nimmt und diese nicht wertgeschätzt wird.

6. Die Arbeitsmittel erfüllen nicht die drei Funktionen nach Krauthause (2018). Diese werden lediglich zur Veranschaulichung eingesetzt. Die SuS erhalten Zusatzinformationen durch das Anschauen des Videos auf dem Tablet und können sich ein weiteres Bild zu dem Themenbereich machen. Das Smartboard dient wie das Tablet auch zur Veranschaulichung und hilft, die Themen durch Bilder oder Videos interessanter zu machen.

7. Die Arbeitsmittel erfüllen fachdidaktische Potenziale nach Krauthausen (2018). Dazu zählt die Verwendung von bunten Materialien, da diese für das Kind interessanter und motivierender sind (ebd.). Die Arbeitsblätter sind mit Bildern und Zeichen verziert, sodass sich die SuS ein besseres Bild machen können. Das Laminieren der Bilder fördert zudem die Haltbarkeit, wodurch die Materialien langfristig verwendet werden können (ebd.). Des Weiteren regt das Video über Kreuzfahrtschiffe die SuS zum Nachdenken an. Durch das Anschauen eines Videos am Tablet wird den SuS eine weitere Zugangsmöglichkeit dargeboten (Frederking & Ladel, 2021).

8. Die Materialien haben einen geringen Zeitaufwand und geringe Kosten, sodass das Preis-Leistungs-Verhältnis stimmt. Jedoch sollte auch berücksichtigt werde, dass die Tablets und Smartboards bereits in der Schule vorhanden sind, da sonst der Aufwand wesentlich größer wäre. Die Voraussetzungen der Schule beeinflussen das Preis-Leistungs-Verhältnis. Zudem wurden die Materialien laminiert und von der LP erstellt, sodass dies langfristig wiederverwendet werden kann. Der Lernzuwachs der SuS spiegelt den Zeitaufwand der Vorbereitung der Lernumgebung wider. Letztendlich ist das Preis-Leistungs-Verhältnis relativ gut.

9. Die LP ist während der Lernumgebung größtenteils ein Lernbegleiter. Dabei arbeiten die SuS arbeiten eigenständig an ihren Forscherheften und werden nur zu Beginn der Stunde von der LP in das Thema eingeführt. Die Einführung kann ohne die LP nicht vonstattengehen. Zudem arbeiten die SuS erst in Einzelarbeit und tauschen sich anschließend in ihren Tischgruppen aus, sodass die LP nur bei Fragen zur Hilfe stehen muss. Während der Reflexion versucht die LP die SuS zu animieren, sich untereinander auszutauschen und lässt diese den Unterricht zum Abschluss eigenständig leiten. Letztendlich muss die LP während der Stunde anwesend sein, um sicherzustellen, dass Arbeitsaufträge korrekt ausgeführt werden.

Evaluation

Erzeugen von Strategiedokumenten:

Die Lernumgebung ermöglicht es durch die Formulierung offener Arbeitsaufträge bei der Lösung auf eigene Strategien zurückzugreifen. Strategiedokumente werden jedoch nicht erzeugt.

Was ist an einer Schülerlösung anerkennenswert?:

Die Lösungen der SuS ermöglichen das Weiterarbeiten an neuen Arbeitsblättern. Die SuS werden also belohnt, indem sie mit der nächsten Aufgabe weitermachen dürfen. Durch den Austausch der Tischgruppe und Selbstkontrolle werden Schülerlösungen anerkennenswert.

Leistungen zum sozialen Lernen:

Durch den Wechsel an Einzel- und Gruppenarbeit kann das soziale Lernen gefördert werden. Die SuS sollen sich bei Problemen und Fragen gegenseitig helfen. Zudem wird in der Reflexionsphase im Plenum diskutiert, sodass an dieser Stelle das Gemeinschaftsgefühl gestärkt wird.

Vernetzung mit anderen Lernumgebungen

Beziehungen zu anderen Strategien:

Die Lernumgebung bietet Beziehungen zu weiteren Strategien im selben Problemfeld. Die SuS können nach der Unterrichtsstunde durch das Internet oder durch die Eltern weitere Technologien kennenlernen. Zudem können sie weitere Sachaufgaben zu dem Themenbereich lösen und auch Fermi-Aufgaben bearbeiten, wodurch sie sich erst informieren müssen.

->  „Kannst du weitere Technologien aus deinem Alltag erforschen und die Vor- und Nachteile notieren? Frage dazu deine Eltern.“

Beziehungen zu anderen Bereichen im Mathematikunterricht:

Die Lernumgebung fordert die SuS mit Hilfe von Sachrechenaufgaben. Damit wird der Bereich Sachrechnen, der kein eigener Inhalts- und Kompetenzbereich ist, in den Mittelpunkt gestellt (Franke & Ruwisch, 2010). Bei einer weiteren Aufgabe werden die SuS beim Addieren und Dividieren gefördert, indem sie viele kleine Aufgaben im Kopf rechnen müssen, um weiterzuarbeiten (Kernlehrplan des Saarlandes, 2009). Dabei wird der Bereich Zahlen und Operationen in der Lernumgebung angesprochen.

Beziehungen zu anderen Fächern:

Das Fach Deutsch nimmt in der Lernumgebung einen großen Platz ein. Die SuS müssen in ihren Tischgruppen miteinander diskutieren und die Lösungen argumentieren, sodass sie in einem ständigen Austausch sind (Kernlehrplan des Saarlandes, 2009). Bei der Reflexion werden die SuS aufgefordert zu reflektieren und müssen sinnvolle Argumente miteinbeziehen (ebd.). Des Weiteren findet sich in der Lernumgebung auch der Sachunterricht wieder. Die SuS befassen sich mit ihrer Umwelt und erschließen diese anhand verschiedener Themenbereiche (Kernlehrplan des Saarlandes, 2010). Den Themenbereich Technik deckt die Lernumgebung mit ihren Inhalten ab (ebd.). Die SuS lernen Technologien kennen und entwickeln ein Bewusstsein für die Notwendigkeit von Naturschutz. Zuletzt wird auch der Kunstunterricht angesprochen, indem die SuS die gleichen Lösungen farbig anmalen müssen und dabei nur das passende Feld ausmalen dürfen.

Beziehungen zur außerschulischen Lebenswelt:

Zur außerschulischen Lebenswelt gibt es viel Beziehungen. Zuerst beschäftigen sich die SuS mit dem Ausstoß von Schadstoffen aus Kreuzfahrtschiffen. Dabei wird gleichzeitig auch das Meer verschmutzt, sodass viele Tiere sterben, die wir Menschen essen könnten. Die meisten SuS haben bereits durch die Eltern oder Dokus wie Logo ein Vorwissen und werden auch in der Zukunft mit diesen Themen konfrontiert werden. Im Alltag denken sie nach der Durchführung der Lernumgebung genauer nach, ob sie mit dem Fahrrad oder dem Bus zur Schule fahren. Dieses Bewusstsein sollte bei den SuS früh gefördert werden, sodass frühzeitig dagegengewirkt werden kann. Außerdem fliegen einige SuS in den Ferien in Urlaub, sodass die SuS an dieser Stelle auch mit ihren Eltern diskutieren können, ob es nicht umweltschonendere Alternativen gäbe. Manche der SuS fahren auch auf Kreuzfahrt und können sich auch weigern, mit in Urlaub zu fahren oder ein Schiff zu wählen, das keine Schadstoffe ausstößt.

Reflexion der Lernumgebung

Problematische Aspekte bei der Durchführung:

Kleinere Probleme, die sich ergeben können, sind technische Schwierigkeiten während der Durchführung. Das Smartboard könnte beispielsweise nicht angehen. Jedoch ist eine Notlösung bereits eingeplant worden und die Inhalte auf dem Smartboard wurden in Papierform ausgedruckt. Gleichzeitig könnte es auch Probleme bei der Zuteilung der SuS zu Tischgruppen geben. Nicht jeder SuS ist bereit, mit neuen Mitschülern zu arbeiten und könnte deshalb Probleme bereiten. Dabei könnte auch Unruhe entstehen, sodass sich andere SuS nicht konzentrieren können. Des Weiteren können Schwierigkeiten entstehen, wenn die Lernumgebung mit jüngeren oder älteren SuS durchgeführt wird. Schwierigkeiten können auch entstehen, wenn die SuS die deutsche Sprache nicht beherrschen und die Arbeitsblätter nicht bearbeiten können.

Keine Anwendung der Lernumgebung:

Bei jüngeren oder älteren SuS sollte die Lernumgebung nicht verwendet werden, da das Niveau entweder zu schwer oder zu einfach wäre. Denn ältere SuS könnten unterfordert sein, sich langweilen und dementsprechend den Unterricht stören. Zudem sollte bestenfalls die Technik funktionieren, sodass die Lernumgebung erfolgreich umgesetzt werden kann. Die SuS sollten auch mit digitalen Medien umgehen können, sodass am Anfang des Unterrichts die Funktionsweisen erklärt werden sollten. Allgemein sollten die SuS Grundrechenarten beherrschen, da sie sonst Probleme beim Finden vom Informationen haben werden. Jedoch sind die Arbeitsblätter so gestaltet, dass man auch ohne die dazugehörigen Rechenwege einen Einblick in das Thema erhält. Des Weiteren sollte die Lernumgebung sinnvoll eingesetzt werden und nicht zur Wiederholung von Rechenarten oder im schlimmen Fall, um die Zeit zu vertreiben. Die SuS sollten zum Teil auch mit dem Thema in ihrem Umfeld konfrontiert worden sein, sodass sie am Unterricht teilnehmen können. Die Beherrschung der deutschen Sprache sollte eine Grundvoraussetzung sein, da der SuS sonst die Aufgaben nicht bearbeiten kann.

Literatur

Basiscurriculum Saarland (2019). Medienbildung und informatische Bildung.

Drieschner, E. (2009). Bildungsstandards praktisch (1. Auflage). Wiesbaden: VS Verlag für Sozialwissenschaften.

Franke, M. & Ruwisch, S. (2010). Didaktik des Sachrechnens in der Grundschule. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag.

Frederking, V. & Ladel, S. (Hrsg.) (2021). Grundschule digital. Innovative Konzepte für die Fächer Deutsch und Mathematik. Münster: Waxmann Verlag GmbH.

GASAG (2021). Wie Wasserstoff-Autos die Zukunft unserer Mobilität bestimmen. Verfügbar unter: https://www.gasag.de/magazin/nachhaltig/wasserstoff-autos-bestimmen-die-zukunft [Stand: 25.11.2022].

Jank, W. & Meyer, H. (2014). Didaktische Modelle. Berlin: Cornelsen Verlag Scriptor GmbH & Co. KG.

Kasseler Forschergruppe (Hrsg.). Lernumgebungen auf dem Prüfstand. Bericht 2 der Kasseler Forschergruppe Empirische Bildungsforschung Lehren – Lernen – Literacy (S. 9–26). Kassel: kassel university press GmbH.

Kernlehrplan des Saarlandes (2009). Kernlehrplan Mathematik Grundschule. Verfügbar unter: https://www.saarland.de/SharedDocs/Down-loads/DE/mbk/Lehrplaene/Lehrplaene_Grundschule/GS_Kernlehrplan_Mathematik.pdf?__blob=publicationFile&v=1 [Stand: 18.02.2023].

Kernlehrplan des Saarlandes (2009). Kernlehrplan Deutsch Grundschule. Verfügbar unter: https://www.saarland.de/SharedDocs/Downloads/DE/mbk/Lehrplaene/Lehrplaene_Grundschule/GS_Kernlehrplan_Deutsch.pdf?__blob=publicationFile&v=2  [Stand: 18.02.2023].

Kernlehrplan des Saarlandes (2010). Kernlehrplan Sachunterricht Grundschule. Verfügbar unter: https://www.saarland.de/SharedDocs/Downloads/DE/mbk/Lehrplaene/Lehrplaene_Grundschule/GS_Kernlehrplan_Sachunterricht.pdf?__blob=publicationFile&v=2 [Stand: 19.02.2023].

Krauthausen, G. ⁴2018). Einführung in die Mathematikdidaktik – Grundschule. Berlin: Springer Spektrum.

Krauthausen, G. und Scherer, P. (2019). Natürliche Differenzierung im Mathematikunterricht. Konzepte und Praxisbeispiele aus der Grundschule (3. Auflage). Seelze: Kallmeyer. S. 109-108

Maier, S. (2011). „Neue“ Aufgabenkultur im Mathematikunterricht der Grundschule: theoretische Aspekte, unterrichtliche Realisierung, Reflexion und Evaluation des Unterrichtsprojekts „Gute Aufgaben im Mathematikunterricht der Grundschule (GAMU)“ in einer 4. Jahrgangsstufe. Hamburg: Verlag Dr. Kovac.

Mdr Wissen (2010). Hunderte Millionen Plastikmüll im Atlantik. Verfügbar unter: https://www.mdr.de/wissen/plastik-muell-o/index.html [Stand: 19.02.2023].

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Wollring, B. (2008). Zur Kennzeichnung von Lernumgebungen für den Mathematikunterricht in der Grundschule.