OpenSource4School/Lernumgebungen zur Informatischen Bildung im Mathematikunterricht der Primarstufe/Nutzung von Suchmaschinen im Hinblick auf GPS und Lokalitaet

Formale Aspekte

Namen der Verfasser der Lernumgebungsdokumentation

Klara Konrad, Caterina Moritz und Stefania Lauck

E-Mail-Adressen und Datum

s8stlauc@stud.uni-saarland.de, camo00004@stud.uni-saarland.de, klko00001@stud.uni-saarland.de

Sommersemester 2022

Inhaltsaspekte

Name der Lernumgebung

Die vorliegende Lernumgebung wird mit dem Ausdruck „Die Nutzung von Suchmaschinen im Hinblick auf GPS und Lokalität“ betitelt.

Kurzbeschreibung der Lernumgebung

Die didaktische Motivation besteht in der Relevanz der Themen „Navigation, GPS und Lokalität“ im Alltag. Die Autonavigation an ein unbekanntes Ziel oder das Finden von Adressen und Telefonnummern im Internet (z.B. von einem Tierarzt in der Nähe) bilden Situationen, mit denen Schülerinnen und Schüler (SuS) in ihrem späteren Leben dauerhaft konfrontiert werden. Spielerisch wird dieses Themengebiet in unsere Lernumgebung eingebunden, sodass eine altersgerechte Wissensvermittlung stattfinden kann. Insbesondere hinsichtlich einer zunehmenden digitalen Welt gewinnt der Umgang mit Suchmaschinen und Navigation eine bedeutende Rolle.

Mit dieser Lernumgebung wird auf die Förderung verschiedener prozessbezogener Kompetenzen abgezielt. Zu nennen wären an dieser Stelle „das Problemlösen“, „das Kommunizieren“ und „das Modellieren“. Im Bereich der inhaltsbezogenen Kompetenzen ist der Bereich „Zahlen und Operationen“, insbesondere die Kompetenz „Sachrechnen“ präsent, da Sachaufgaben mit einem oder mehreren Rechenschritten gelöst werden sollen (vgl. Kernlehrplan Saarland Mathematik Grundschule, 2009). Der Rahmen der Unterrichtsstunde bildete das Thema „Suchmaschine“ im Zuge der informatischen Bildung. Als Lehrziel wird die altersgerechte Vermittlung dieser Themen und Kompetenzen unter Verwendung aktueller und praxisbezogener Beispiele formuliert.

Markante Eckpunkte der Lernumgebung sind die Standortermittlung, die Lokalität, die Navigation und GPS. Auf der Ebene der Umsetzung dient ein Rätsel, sodass die SuS auf spielerische Weise die zuvor genannten Themengebiete anwenden können. Dieses Ausprobieren erfolgt an Tablets, wodurch digitale Medien einen hohen Stellenwert in dieser Lernumgebung gewinnen.

Die Lehrperson (LP) setzt für den Einstieg das Whiteboard mit Magneten ein, an dem laminierte Bilder präsentiert werden. Außerdem wird für das Zeigen eines Videos ein Laptop und ein Beamer benötigt. Die Inhalte des Videos werden in Form von Infoblättern an die Lernenden ausgehändigt. In einer anschließenden Phase wird ein Spielfeld an das Whiteboard gehängt. Magnete dienen als Spielfiguren. Zur Durchführung des Spiels werden Arbeitsblätter für die SuS angefertigt, die die Kinder mithilfe von Tablets bearbeiten. Außerdem werden Team-Schilder und Wäscheklammern benötigt, die die SuS bei Fragen an die Team- Schilder an ihrem Gruppentisch heften können. Zur Kontrolle der Arbeitsblätter verwendet die Lehrkraft Stempel.

Ungefährer Zeitbedarf zur Durchführung

Für die Durchführung der Lernumgebung benötigt man zwei Unterrichtseinheiten. (einer Unterrichtseinheit entsprechen 45 min)

Adressaten der Lernumgebung

Je nach Leistungsniveau ist die Lernumgebung für die dritte oder vierte Klasse vorgesehen, da Vorkenntnisse im Bereich „Suchmaschine“ und deren angemessene Verwendung unweigerlich vorhanden sein müssen.

Die Thematik der Lernumgebung richtet sich vorzugsweise an die mathematisch begabten und affinen SuS. Es werden aber auch die leistungsschwächeren Kinder inkludiert, da sie in der Gruppenarbeit von den Leistungsstärkeren Unterstützung erhalten. Auch können die einzelnen Gruppen ihrem individuellen Arbeitstempo entsprechend der Aufgaben absolvieren, wodurch die Differenzierung weiter ausgebaut wird.

Zentrale Aufgabenstellungen und Arbeitsaufträge in der Lernumgebung

Zu Beginn der Lernumgebung gibt die LP einen stillen Impuls, indem sie (laminierte) Symbole in Papierform zum Thema „Navigation“/ „Standortermittlung“ am Whiteboard befestigt. Da das Themengebiet „informatische Bildung“ für die Kinder neu ist, stellt die LP folgende Fragen, um sich an das bereits vorhandene Wissen heranzutasten: „Hast du schonmal etwas von Navigation gehört?“; „Warst du schonmal mit einem Smartphone/ Handy/ Computer/ Laptop im Internet?“. Die vorgedruckten möglichen oder ergänzenden Antworten werden nach und nach an die Tafel gehängt. Nachdem der Standpunkt der Kinder analysiert und diagnostiziert wurde, kann davon ausgehend der weitere Ablauf der Lernumgebung bestimmt werden. Die Kinder werden dazu aufgefordert in 1-2 Sätzen zu erläutern, wozu ein Navigationssystem verwendet wird. Folgende Situationen können eintreten:

1.Die Kinder kennen die Navigation: Die LP äußert sich folgendermaßen: „Sehr gut, nun zeige ich euch in einem kurzen Video wie ein Navigationssystem funktioniert.“

2.Die Kinder kennen die Navigation nicht: Die LP erklärt: „Ein Navigationssystem hilft uns den Weg von dem Ort, an dem man sich gerade befindet, zu dem Ort, zu dem man gehen/ fahren möchte, zu finden. Wie genau ein Navigationssystem dabei vorgeht, zeigen wir euch jetzt in einem kurzen Video.“

Folgende Hintergrundinformationen und Impulse werden vor dem Spiel gegeben: Gemeinsam wird im Plenum ein Video angeschaut, welches wichtige Informationen zur Funktionsweise eines Navigationssystems enthält. Anschließend werden die Inhalte des Videos in einer kurzen Fragerunde reflektiert und zusammengefasst.

Zur Vorbereitung auf das Spiel stellt die LP an-schließend folgende Fragen: „Stelle dir vor, du bist mit deiner Familie in einem fremden Land im Ur-laub. Ihr habt nun wahnsinnige Lust eine Pizza zu essen, wisst aber nicht wo sich die nächste Pizzeria befindet. Welche Möglichkeiten hast du nun, eine Pizzeria zu finden? Was würdest du tun?“. Durch diese Fragestellungen wird sichergestellt, dass die Kinder in die selbständige Arbeit entlassen werden können. Zudem werden Informationsblätter ausgeteilt, die die zentralen Inhalte des zuvor geschauten Videos beinhalten. Die LP präsentiert vor dem Rätsel außerdem eine kurze Anleitung, aus der die Anwendung von Google Maps explizit hervorgeht.

Die LP gibt folgende Anweisungen: „Nun dürft ihr die Suchmaschine „Google“ und ihre Standortermittlung selbst ausprobieren, damit ihr in Zukunft wisst, wie ihr euch in fremden Orten zurechtfinden könnt. Hierfür habe ich euch ein kleines Spiel mit verschiedenen Aufgaben und Rätseln mitgebracht. Wir bereiten uns jetzt gemeinsam auf das Spiel vor. Dazu erkläre ich euch die Spielregeln, die während dem gesamten Spiel eingehalten werden.“

1. Organisatorisch: „Ich teile euch gleich eine Wäscheklammer und ein DIN A4 Blatt in der selben Farbe aus. Auf das Blatt schreibt ihr euren Teamnamen, den ihr euch selbst aussuchen dürft. Dieses befestigt ihr dann mit Tesafilm an eurem Tisch. Wenn ihr Unterstützung bei den Aufgaben braucht, dann hängt ihr die Wäsche-klammer an das DIN A4 Blatt. Daran erkenne ich, dass es im Team Fragen gibt. Ich komme dann zu euch, um das Problem gemeinsam mit euch zu lösen (Hinweis: Die Wäscheklammer hat die Funktion, dass die übrigen Kinder in ihrem Arbeitsprozess nicht gestört werden.) Das DIN A4 Blatt klebt ihr mit Tesafilm an den Tisch. Somit weiß ich, welcher Teamname und welche Teamfarbe zu euch gehört. Die Farbe müsst ihr euch einprägen, weil ihr dazu einen passenden Magnet auf dem Spielfeld an der Tafel findet.“

2. Spielregeln: „Es gibt verschiedene Stationen, die ihr durchlaufen müsst. Diese sind auch auf dem Spielfeld am Whiteboard festgehalten. Bei der ersten Station besuchst du den Saarbrücker Zoo. Die Stationen teile ich euch nacheinander aus. Wenn ihr mit der ersten Station fertig seid, kommt ein Gruppenmitglied mit dem Zettel zu mir und ihr dürft mit eurem Magnet einen Schritt auf dem Spielfeld nach vorne gehen, zur nächsten Station. Dann bekommt ihr die zweite Station ausgehändigt. Während ihr die zweite Station bearbeitet, kontrolliere ich die erste Station und wenn ich sehe, dass sie falsch beantwortet wurde, müsst ihr mit eurem Magnet einen Schritt zurückgehen und die Auf-gabe korrigieren. Ist die Aufgabe richtig, vermerke ich dies mit einem Stempel auf dem entsprechenden Aufgabenblatt. Dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend, bis alle das Ziel erreicht haben. Die Gruppe, die am schnellsten die Aufgaben gelöst hat und am schnellsten das Ziel erreicht, hat gewonnen. Um die Aufgaben zu lösen, erhält jede Gruppe ein Tablet.“

Technische Voraussetzungen

Um die Lernumgebung durchführen zu können, wird ein Tablet pro Team benötigt. Außerdem muss für die LP ein Beamer mit Anschlussgerät oder eine alternative Möglichkeit zur Verfügung stehen, um den SuS das Video „Navigationssystem – Die Sendung mit der Maus“ präsentieren zu können. Für alle Geräte wird eine Internetverbindung vorausgesetzt. Auch über gewisse Grundkenntnisse im Umgang mit Tablets und in der Eingabe bei Suchmaschinen müssen die Kinder beherrschen.

Mathematischer Gehalt der Lernumgebung

Mathematische und informatische Analyse

Der mathematische Gehalt der Lernumgebung besteht zum einen im Verstehen und Beherrschen von Rechenoperationen, da die Grundvorstellungen zur Addition und Multiplikation gefordert und gefördert werden. Zum anderen müssen die Kinder ihre Kompetenz beim Lösen von Sachaufgaben mit einem oder mehreren Rechenschritten unter Beweis stellen (vgl. Kernlehrplan Mathematik Primarstufe, 2009). Im Bereich der Informatik werden den Kindern Grundlagen im Umgang mit dem Internet und den digitalen Medien vermittelt, insbesondere der Umgang mit Suchmaschinen und Standortermittlungen soll in der vorliegenden Lernumgebung geschult werden. Auch die im Basiscurriculum „Medien-bildung und informatische Bildung des Ministeriums für Bildung und Kultur des Saarlandes“ (2019, S. 5) erwähnten Kompetenzen „Bedienen und Anwenden“; „Kommunizieren und Kooperieren“; „Problemlösen und Modellieren“ bilden primäre Lernziele dieser Lernumgebung, da die SuS durch gemeinsames Ausprobieren in der Gruppe zu einer mathematisch korrekten Lösung kommen sollen.

Die Gesellschaft für Informatik beschreibt in ihrem Heft Nr. 191/192 (2019, S. 2) „Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich“ folgendes Bestreben: „Ziel informatischer Bildung im Primarbereich bzw. des Informatikunterrichts in der Grundschule ist, die Schülerinnen und Schüler zu befähigen, in gegenwärtigen und zukünftigen Lebens-situationen urteilsfähig sowie handlungs- und gestaltungsfähig zu werden.“ Die Lernumgebung orientiert sich an dieser Intention, indem die ausgewählte Thematik, die sich durch eine hohe Bedeutsamkeit im alltäglichen Leben auszeichnet, äußerst praxisnah den Kindern vermittelt wird.

Mathematikdidaktischer Gehalt der Lernumgebung

Didaktische Analyse

Es gibt verschiedene Hindernisse, die in der Lernumgebung bzw. bei dem Gebrauch von Suchmaschinen auftreten können. Zunächst ist es Grundvoraussetzung, dass das Fachwissen der LP über die Inhalte im Mathematikunterricht der Grundschule hinausgeht und die Lernumgebung didaktisch flexibel ist - also an heterogene Lerngruppen angepasst wird (Krauthausen & Scherer, 2019). Für die Beachtung von Unterschiedlichkeit unter den SUS muss beispielsweise die Gruppe groß genug sein, da ansonsten die natürliche Differenzierung entfällt. Beispielsweise konnten wir am Tag unserer Durchführung keine Gruppen bilden, da zu wenig Kinder an unserem Unterrichtsversuch teilnahmen. Außer-dem sind gute Aufgaben keine Selbstläufer. „Selbst wenn gute Aufgaben ausgewählt werden, kann der Unterricht dennoch abseits wünschenswerten Lernens und Lehrens ablaufen - und damit weder das Potenzial der Aufgaben aus-schöpfen noch den Lernenden gerecht werden“ (Krauthausen & Scherer, 2019, S. 116f). Beispielsweise muss auch darauf geachtet werden, dass Fähigkeiten wie die Entwicklung von Problemlösestrategien oder das Argumentieren und Beweisen zum Tragen kommen (Krauthausen & Scherer, 2019, S. 117). Es sollte auch beachtet werden, dass der ma-thematische Gehalt nicht vernachlässigt wird, sondern einen Kernpunkt der Lernumgebung darstellt (Krauthausen & Scherer, 2019).

Hinsichtlich der Existenz verschiedener Suchmaschinen, besteht das Ziel darin, Wissen über Suchmaschinen zu generieren, welches sich auch im Hinblick auf andere Suchmaschinen anwenden lässt. Die Inhalte, die in der Lernumgebung behandelt werden, müssen also so präsentiert werden, dass sie sich auf andere Suchmaschinen übertragen lassen (Lewandowski, 2021). Beim Nutzen von Suchmaschinen muss man „[…] sich unter anderem auch die Frage der Glaubwürdigkeit der Suchergebnisse und der Rolle der Suchmaschine bei der Verbreitung von Missinformationen und Desinformationen [stellen], was häufig unter dem Label „Fake News“ behandelt wird“ (Lewandowski, 2021, S. 2). So sind Adressen und Telefon-nummern aus dem Netz immer unter Vorbehalt zu verwenden. In diesem Zusammenhang sollte auch beachtet werden, dass das Ranking auch durch die Nutzer beeinflusst werden kann (Lewandowski, 2021). So empfiehlt es sich beispielsweise bei der Suche nach der nächsten Tankstelle auch noch ein Stückchen weiter nach unten zu scrollen, um keine relevanten Suchergebnisse zu überlesen.

„Gute“ Aufgaben & Differenzierung

Gefördert wird in der Lernumgebung die inhaltsbezogene Kompetenz „Zahlen und Operationen“, da das Lösen des Rätsels in der Arbeitsphase die Grundvorstellungen zur Addition und Multiplikation erfordert. Um Operationen mit Zahlen durchführen zu können, muss wiederum der Begriff der Zahldarstellung und der Zahlbeziehungen gefestigt sein. Außerdem geht es darum Zusammenhänge und Muster zu entwickeln, um die Rätselaufgaben besonders schnell lösen zu können. Konkret wird die Kompetenz des Sachrechnens gefördert, da die Kinder dazu angeregt werden, die passende Gleichungen zu den Sachtexten zu finden, wobei sie möglichst strukturiert und lösungsorientiert vorgehen sollen. Im Bereich der prozessbezogenen Kompetenzen orientiert sich die Lernumgebung an den Kompetenzen „Problemlösen“; „Kommunizieren“; und „Modellieren“, da die SuS gemeinsam in der Gruppe mathematische Kenntnisse, Fertigkeiten und Fähigkeiten bei der Bearbeitung problemhaltiger Aufgaben anwenden. Dabei müssen sie aus verbalen Texten relevante Informationen entnehmen können (vgl. saarländischer Kernlehrplan Mathematik Grundschule, 2009).

In der Lernumgebung wird differenziert, indem leistungsstarke SuS mit leistungsschwachen SuS während dem Rätsel zusammenarbeiten. Die Leistungsschwachen erhalten auf diese Weise Unterstützung von den stärkeren Lernenden und können von deren Ideen und Methoden profitieren. Zudem kann der Expertenstandard durch das nochmalige Erklären für den Mindeststandard sein Wissen festigen und vielleicht ergeben sich auf diese Weise Probleme, über die zuvor nicht nachgedacht wurde. In solchen Fällen steht die LP während der Durchführung des Rätsels stets zur Verfügung, sodass sie bei Schwierigkeiten gezielt, individuell und punktuell einwirken kann. Außerdem kann die Bearbeitung in der Gruppe durch individuelle Lösungsstrategien der SuS erfolgen, wodurch eine gewisse Offenheit und Toleranz seitens der LP erwartet wird. Beispielsweise gibt es für die Frage nach einem Tierarzt in der Nähe verschiedene Lösungen. Dies kann beispielsweise durch die variierende Eingabe in die Suchmaschine bedingt sein.

Eingebunden sind die Aufgabenstellungen in alltagsrelevante Kontexte, wodurch das Vorwissen der Kinder aktiviert wird. Gleichzeitig wird durch die Praxisnähe der Sinn der Thematik transparent, wodurch wiederum die intrinsische Motivation der SuS positiv beeinflusst wird. Auch das spielerische Vorgehen und Erwerben von Wissen während der Lernumgebung bringt seine Effekte mit sich. So wird durch das Versetzen der eigenen Spielfigur nach jeder erfolgreich bearbeiteten Aufgabe und dem Näherrücken an das Ziel des Spielfeldes das eigene Leistungsbewusstsein der SuS gesteigert. Durch das Autonomieerleben und die Kompetenzerfahrung sind die SuS motiviert und wollen das Ziel schnellstmöglich erreichen.

Wie bereits erwähnt, knüpft diese Lernumgebung an den Vorerfahrungen der SuS an, welche in der Einführungsphase am Whiteboard festgehalten werden. Durch die Einbettung der Thematik in die Lebenswelt der Kinder, wird auch der mathematische Teil verständlicher. Daran anknüpfend werden die Themen spielerisch erarbeitet. Die Spielaufgaben sind kindgerecht und die Spielregeln werden ausführlich erklärt, um Verständnisprobleme vorzubeugen. Zudem wird darauf geachtet, dass Arbeitsanweisungen präzise und klar erfolgen, sodass die Kinder nach und nach durch den Arbeitsprozess geleitet werden.

Dementsprechend werden die Kriterien guter Lernaufgaben erfüllt. Wie auch Krauthausen und Scherer (2019, S. 114) beteuern, „[…] sind [gute Lernaufgaben] herausfordernd auf unterschiedlichem Anspruchsniveau“, „fordern und fördern inhalts- und prozessbezogene sowie übergreifende Kompetenzen“, „knüpfen an Vorwissen an […]“, „sind in sinnstiftende Kontexte eingebunden“, „sind vielfältig in den Lösungsstrategien und Darstellungsformen“ und „stärken das Könnensbewusstsein durch erfolgreiches Bearbeiten“.

Artikulation, Kommunikation, Soziale Organisation

Die Artikulationsoption Handeln wird durch das aktive Lösen von Sachaufgaben in Form eines Spiels verwirklicht. Die Kinder bedienen sich zur Lösung der Aufgaben an Tablets und arbeiten in Teams zusammen. Das Schreiben wird durch das Notieren der individuellen Lösungsergebnisse auf die dafür vorgesehenen Aufgaben-kärtchen erfüllt. Während der gesamten Lernumgebung, sowohl im Einstieg, im Gruppenaustausch, als auch in der abschließenden Reflexion, stellt die Kommunikation ein zentrales Mittel zur Verständigung dar, wodurch die Artikulationsoption Sprechen zum Tragen kommt.

Die Lösungswege der Rätselaufgaben können individuell gestaltet und bearbeitet werden. Lösungswege und Methoden werden an dieser Stelle nicht vorgegeben, sondern offengelassen. Dadurch wird den Kindern eine Lernkultur ermöglicht, in der sie selbständig tätig werden können. In der intensiven Einführungsphase werden den Kindern Hintergrundinformationen übermittelt, was wiederum zum Behalten anregt. Dabei werden auch Medien eingesetzt, um ein informatives Video zu zeigen. In der darauffolgenden Arbeitsphase wird geprüft, ob die Kinder das neue Wissen verinnerlicht haben. Gleichzeitig dient diese Phase auch der Festigung der neu erworbenen Informationen.

Die Integration von verschiedenen Sozialformen besteht im Wechsel zwischen der Arbeit im Plenum und der Gruppenarbeit. Während die Einführungsphase, die Erarbeitungsphase und die Reflexion im Plenum durchgeführt wird, erfolgt die Arbeitsphase im Gruppenaustausch. Somit tritt die LP in den Phasen der Wissensvermittlung ins Zentrum, während Sie sich in den Phasen der selbständigen Erarbeitung zurücknimmt und zum Coach, Moderator und Berater wird.

In der Schlusssequenz reflektiert die LP mit den SuS die Arbeitsphase, in der die Kinder das Spiel bearbeitet haben und stellt dabei folgende Fragen: „Beschreibe wie es dir bei den Aufgaben ergangen ist.“; „War es einfach?“; „Hast du dich gut zurechtgefunden?“; „Kanntest du diese Art von „Suchen“ oder war es neu für dich?“. Danach werden die Kinder aufgefordert ihre Vorgehensweise beim Suchen und insbesondere bei der Eingabe in die Suchmaschine zu erläutern. Dabei können auch auftretende Schwierigkeiten fokussiert werden.

Potenzial des Einsatzes (digitaler) Medien

Für die Lernumgebung werden technische Geräte (z. B. Tablets) mit Zugang zum Internet benötigt. Die Kinder lernen somit den Umgang mit diesen technischen Geräten, sodass dieses Wissen auch längerfristig bestehen bleibt und auch im Alltag genutzt werden kann. Gerade bei einer Thematik mit einem solch großen Bezug zur Praxis, erscheint dies besonders essenziell. Auch das gezeigte Informationsvideo, auf dessen Basis auch die Informationsblätter zur Navigation und Standortermittlung erstellt wurden, sind Materialien, aus denen die Kinder dauerhaftes Wissen erwerben können. In diesem Rahmen dienen die Infoblätter als Speicher des Wissens aus dem Video, die zum Nachlesen mit nach Hause genommen werden.

In der Arbeitsphase erlernen bzw. festigen die Kinder den Umgang mit den Tablets, indem sie das zuvor aufgenommene Wissen nun selbst an den zur Verfügung gestellten Materialen ausprobieren dürfen. In diesem Rahmen wird auch die Medienkompetenz gefördert. Den Kindern werden in spielerischer Form Aufgaben präsentiert, die so konzipiert sind, dass sie konkrete Alltagssituationen nachstellen. Der aktiv handelnde Umgang mit den Tablets bietet den Vorteil, dass das erworbene Wissen direkt auf die Lebenswelt der Kinder angewendet werden kann.

Neben den investiven Materialien werden auch konsumtive Materialien benötigt. In der Einstiegsphase werden laminierte Abbildungen benötigt, die am Whiteboard präsentiert werden und zur kognitiven Aktivierung der Vorkenntnisse der Kinder dienen. Außerdem werden Arbeitsblätter mit Aufgabenstellungen eingesetzt, die die verschiedenen Stationen in der selbständigen Arbeitsphase darbieten: „Aufgabe 1: Der Zoobesuch“; „Aufgabe 2: Ab ins Kino“; „Aufgabe 3: Das Schwimmbad“; „Aufgabe 4: Der Bahnhof“; „Aufgabe 5: Lieblingsessen“; „Aufgabe 6: Das Schloss“. Diese Arbeitsblätter dienen dem Festigen und Üben von Wissen.

Vor Beginn der Lernumgebung werden die laminierten Abbildungen am Whiteboard befestigt. Die vorgedruckten Antwortmöglichkeiten liegen nach Themen bzw. nach den Abbildungen geordnet auf dem Lehrerpult, um sie nach der entsprechenden Schülerantwort schnellstmöglich zu den passenden Abbildungen hängen zu können. Auf diese Weise wird das Vorwissen der Kinder angeregt und von der LP analysiert. Die Infoblätter werden nach dem Video ausgehändigt, um die Inhalte des Videos zu festigen. Vor Spielbeginn erhalten die SuS die Tablets, deren GPS zuvor von der LP angeschaltet wurde. Um unerwünschte Aktivitäten auf den technischen Geräten zu vermeiden, werden die Tablets nicht zu Beginn der Lernumgebung zur Verfügung gestellt. Anschließend werden das Spielfeld und die Spielfiguren ans Whiteboard angebracht, damit alle SuS Sicht darauf haben und ihren Fortschritt während der gesamten Spielzeit einsehe können. Die „Wettbewerbssituation“ sorgt für eine stetige Motivation der SuS. Die Stationsaufgaben 1-6 werden aufgabenweise gestapelt und werden den SuS nacheinander ausgehändigt. Wurde die Aufgabe 1 erfolgreich bearbeitet, erhalten die SuS die nächste Aufgabe (2). Die LP beginnt nun mit der Kontrolle von Aufgabe 1 und stempelt diese ab, wenn sie korrekt beantwortet wurde. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis alle sechs Aufgaben bearbeitet wurden. Durch den Einsatz der Stempel, aber auch durch das Spielfeld mit den Spielfiguren an der Tafel, erhalten die SuS, als auch die LP, einen Überblick über den aktuellen Stand der einzelnen Gruppen. Dies ermöglicht der Lehrkraft zu diagnostizieren, bei welchen Gruppen Probleme vorliegen. Außerdem werden die Aufgaben nach und nach an die Kinder ausgehändigt, um eine Reizüberflutung zu vermeiden. Auf diese Weise ist es für die LP auch einfacher die Aufgaben zu prüfen.

Das fachdidaktische Potenzial liegt zum einen darin, dass das Rätsel, welches die Kinder bearbeiten, zwar für Gruppenarbeit konzipiert wurde, jedoch auch jederzeit als Einzelarbeit eingesetzt werden kann, sofern mehrere Lehrkräfte vorhanden sind, die den Kindern individuell Unterstützung bieten können, damit auch in dieser Sozialform eine Differenzierung gewährleistet ist. Der Einsatz von Tablets motiviert die SuS zur Mitarbeit, da im Zuge einer zunehmenden Digitalisierung eine „[…] hohe Mediennutzung der Kinder dieser Altersgruppe […]“ (Kolb & Raith, 2018, S. 38) zu beobachten ist. Dies steigert wiederum die Leistungsfähigkeit und es ist leichter die Kinder für das zu lernende Thema zu begeistern (Albrecht & Revermann, 2016). Die Stationsaufgaben wurden verständlich formuliert und relativ kurzgehalten, damit die SuS den Hauptfokus auf das Bedienen der Suchmaschine legen konnten. Die Aufgaben der Lernumgebung können inhaltlich (Ortsnamen, Sehenswürdigkeiten etc.) an den jeweiligen Standort der Schule angepasst werden (in dieser Lernumgebung ist der Ausgangspunkt die alte Schmelz in St. Ingbert). Die Aufgaben behandeln außerdem Situationen bzw. Problemstellungen, die den SuS genau in dieser oder ähnlicher Form im Alltag begegnen. Auf diese Weise wird es den SuS erleichtert, das gelernte unmittelbar in neuen Situationen anzuwenden. Das Potenzial der (digitalen) Arbeitsmittel besteht also auch in einer hohen Transferfähigkeit.

Das „Preis-Leistungs-Verhältnis“ der Lernumgebung ist ausgeglichen, sofern in den Schulen ausreichend Tablets zur Verfügung stehen und diese auch in den anderen Unterrichtsfächern genutzt werden. Der Zeitaufwand der Unterrichtsgestaltung ist angemessen.

Die LP nimmt zu Beginn der Lernumgebung die Rolle der Wissensvermittlerin ein, da für die Arbeitsphase benötigtes Wissen und Kenntnisse grundgelegt werden. In dieser Phase kann auf die LP nicht verzichtet werden. In äußersten Notfällen könnten sich die SuS nötiges Wissen auch mithilfe des Videos selbstständig erarbeiten, da es sehr reich an Informationen ist. Die Aufgaben in der Arbeitsphase sind so konzipiert, dass sie vorrangig selbstständig von den SuS erarbeitet werden können. Dadurch, dass die Lernenden ins Zentrum rücken, kann sich die LP als Moderatorin des Spiels einen Überblick verschaffen und bei Schwierigkeiten und Fragen unterstützend eingreifen. Zu diesem Umstand trägt auch die Tatsache bei, dass die SuS in den Gruppen kooperieren können und die leistungsschwächeren SuS von den Ideen der leistungsstärkeren SuS profitieren können. Eine intensive Zuwendung ist nur in der Einführungsphase notwendig, danach erfolgt sie lediglich bedarfsorientiert.

Evaluation

Die Lernumgebung eignet sich teilweise für das Erzeugen eines Strategiedokuments. Die Kinder können sich Notizen und Skizzen anfertigen, wie die Eingabe in die Suchmaschine getätigt werden muss, um angemessene Suchergebnisse zu erzielen. Dies kann durchaus von Vorteil sein und bietet einen Sprechanlass hinsichtlich der abschließenden Reflexion. Strategiedokumente können auch im Hinblick auf das Vorgehen bei Sachaufgaben angefertigt werden. Beispiels-weise unterstreiche ich zunächst die relevanten Informationen im Text und schreibe dieses dann auf ein Blatt. Anschließend kann überlegt werden, wie die passende Gleichung lautet. Außerdem können Strategien bei der Addition und der Multiplikation entwickelt werden, die dann auf die Aufgaben angewendet werden können.

Die SuS schreiben ihre individuellen Lösungen auf die dafür vorgesehenen Blätter, sodass die Leistung identifiziert werden kann. Das vollständige und gewissenhafte Bearbeiten jeder einzelnen Aufgabe wird respektiert und erhält Anerkennung. Die SuS erhalten Stempel als Symbol ihrer guten Arbeit und Urkunden für ihre Mitarbeit und Leistung.

Auch das soziale Lernen wird in der Lernumgebung gefördert, indem die Schülergruppen während des Spiels miteinander kommunizieren und jeder sein eigenes Vorwissen in das Lösen der Aufgaben miteinbringt. Durch das kooperative Arbeiten lernen und profitieren die SuS voneinander.

Vernetzung mit anderen Lernumgebungen

Um die Lernumgebung erfolgreich durchführen zu können, werden bestimmte mathematische Vorkenntnisse der Kinder benötigt. Die Kinder sollten mit den Strategien der Addition, Subtraktion und Multiplikation, welche sich in den inhaltsbezogenen Kompetenzbereich „Zahlen und Operationen“ (vgl. Kernlehrplan Saarland Mathematik Grundschule, 2009) einordnen lassen, vertraut sein. Der sichere Umgang mit digitalen Medien und Suchmaschinen wird vorausgesetzt. So müssen die SuS die Funktionen des Tablets und die Eingabe bei Suchmaschinen beherrschen. Hierfür eignen sich separate Lernumgebungen zur Einführung, wie beispielsweise die Lernumgebung „Boolesche Operatoren“, da dort der Umgang mit Suchmaschinen intensiv behandelt wird. Die beiden Lernumgebungen lassen sich in der Praxis gut als aufeinander aufbauende Unterrichtsstunden kombinieren. Als weiterführende Aufgabenstellung bietet sich das selbst-ständige Erstellen weiterer Rätselaufgaben und das Notieren entsprechender Lösungsmöglichkeiten an, um die Inhalte zu vertiefen und zu üben.

Zu folgenden Bereichen im Mathematikunterricht lassen sich Beziehungen herstellen: Klasse 1+2 „Raum und Form“: „Räumliches Vorstellungsvermögen entwickeln – Lagebeziehung & Wege beschreiben“; Klasse 4 „Raum und Form“: „Flächen- und Rauminhalte vergleichen und messen“, „Sachaufgaben mit geometrischen Mittel lösen“. Beispielsweise könnte man die präzise Standortermittlung mit der Einführung der Eigenschaften von Kreisen (z.B. Radius, Durchmesser, Schnittpunkte) kombinieren.

Im Sachunterricht lassen sich gemeinsam Routen auswählen und betrachten. Daran anknüpfend lassen sich Ziele recherchieren oder beispielsweise auf Google Maps entdecken, welche geographischen Eigenschaften (Gewässer, Standortbedingungen, …) an den Zielorten auftauchen. Somit eignet sich die Thematik auch als fächerverbindende Unterrichtseinheit.

Das Verwenden von Suchmaschinen zur Ermittlung von Standorten und Nutzung von Navigation ist auch im Alltag unverzichtbar. Zum Beispiel dient Google Maps auf dem Handy als Navigationssystem, um sich an fremden Orten zurechtzufinden.

Reflexion der Lernumgebung

Die technischen Probleme wie Schwierigkeiten beim Internetzugriff und die fehlende Installation von Google Maps, können die Durchführung der Lernumgebung erschweren. Zudem können fehlende Vorkenntnisse der SuS zu Hürden führen, da nicht an die Lernvoraussetzungen angeknüpft werden kann. Dennoch ist die LP beispielsweise bei Problemen hinsichtlich der Rechenoperationen wie Addition, Subtraktion, Multiplikation stets präsent und kann auf die Rechenstrategien verweisen. Ein weiteres Hindernis kann das Nichtverstehen von Aufgabenstellungen und Spielregeln darstellen. An dieser Stelle ist es von Bedeutung, dass die LP sich klar und verständlich ausdrückt, um so das konkrete Vorgehen transparent zu machen. Um Verständnisprobleme vorzubeugen, kann eine Wortliste mit Fachbegriffen und deren Erklärung von der LP ausgehändigt werden. Des Weiteren können Disziplinschwierigkeiten während der Gruppenarbeit auftreten, auf die die LP frühzeitig und konsequent reagieren sollte, damit die anderen Mitschüler nicht gestört werden.

Die Lernumgebung sollte nicht angewendet werden, wenn die SuS noch keine Erfahrungen mit digitalen Medien und Suchmaschinen haben. Zudem wäre es für die Lernumgebung von Nachteil, wenn die Anzahl der SuS zu klein oder zu groß wäre, da entweder keine Gruppenarbeit zustande kommt oder das Spiel durch die große Gruppenanzahl für die LP zu unübersichtlich wird. Die Lernumgebung eignet sich eher nicht für SuS, die äußerst desinteressiert an den Themen der Mathematik und der informatischen Bildung sind. Doch bedingt durch die Wichtigkeit und Alltagsnähe der Thematik, dürfte es dennoch keine unüberwindbare Hürde sein, nahezu alle Kinder dafür zu begeistern. Unsere Erfahrungen bei der bereits durchgeführten Lernumgebung bezeugen dies.

Nach der Durchführung

Daten zur Durchführung

Die Lernumgebung fand am 09. 07. 2022 von 10:30 – 11:30 Uhr statt und wurde von drei Kindern (aus der 4. Klasse) besucht.

Die Adresse lautet: MINT-Campus Alte Schmelz e. V., Saarbrücker Straße 38e in 66386 St. Ingbert

Die Strukturierung und die verschieden Zeitphasen lauten wie folgt:

1. Begrüßung und Vorstellung (5 min)

2. Einstiegsphase (10 min): stiller Impuls durch die laminierten Abbildungen; LP stellt Frage zum Navigationssystem

3. Erarbeitungsphase (10 min): Zeigen des Videos; Durch Beispielssituationen und explizite Fragen die SuS zum Thema „Suchen im Internet oder Suchmaschinen“ leiten; Austeilen der Infoblätter

4. Arbeitsphase (25 min): LP erklärt die Spielregeln und die Bearbeitung der Rätsel

5. Reflexion (5 min)

6. Fragen der SuS klären, Abschied und Bedanken für die tolle Mitarbeit (5 min)

Reflexion

Wir waren sowohl organisatorisch als auch fachlich sehr gut auf die Unterrichtseinheit vorbereitet und konnten somit auf sämtliche Schülerfragen mit unserem Vorwissen punktuell reagieren. Die Auswahl der Themen war passend und die SuS konnten die Inhalte gut nachvollziehen, was anhand ihrer Leistungen während des Rätsels und auch anhand ihrer Zwischenfragen deutlich wurde (z.B. die Frage zum Thema Standortermittlung durch Satelliten: „Es gibt doch ganz viele Autos auf der Welt, gibt es für jedes Auto 4 Satelliten?“.) Das Vorwissen der SuS konnte bereits zu Beginn der Lernumgebung durch die Mindmap im Plenum aktiviert werden, wodurch uns wiederum die Anknüpfung mit neuen Wissensinhalten leichter viel. Gleichzeitig gelang es uns dadurch einen fließenden Übergang zu gestalten. Die eingesetzten Medien empfanden wir als angemessen und abwechslungsreich (Whiteboard, Videos, Arbeitsblätter, Tablets…). Insbesondere die Arbeit mit den digitalen Medien sorgte für enorme Begeisterung bei den SuS, sodass wir von dem Wissensdurst und Interesse der Kinder positiv überrascht waren. Da wir vorab nicht wussten, wie viele SuS an der Lernumgebung teilnehmen und wie viele unterschiedliche Klassenstufen vereint werden, war es schwer einzu-schätzen, ob der gewählte Schwierigkeitsgrad angemessen sein wird und ob die Lernvoraussetzungen der Schüler richtig eingeschätzt wurden. Im Nachhinein lässt sich festhalten, dass der gewählte Schwierigkeitsgrad passend war. Des Weiteren ist diese Tatsache auch der Differenzierung durch die Offenheit der Aufgabenstellungen geschuldet. Da nur drei SuS an der Lernumgebung teilgenommen haben, mussten wir flexibel reagieren und die Gruppenarbeit in Einzelarbeit umändern. Das natürliche Differenzieren konnte dadurch nicht über Gruppenzusammensetzungen gelöst werden, sondern anhand individueller Unterstützung von uns dreien. Wir waren während der gesamten Zeit des Rätsels für die SuS präsent und haben jeden genau beobachtet und entsprechende Hilfestellungen gegeben, wenn diese not-wendig war. Auch die kurzzeitige Konzentrationsschwierigkeit eines Schülers konnte dadurch schnell erkannt und behoben werden. Aufgrund der unterschiedlichen Leistungsniveaus der SuS war leider relativ schnell klar, wer das Spiel gewinnen wird. Im Normalfall wäre dies durch leistungsgemischte Gruppen unmöglich. Dennoch konnte jedes Kind jede Aufgabe erfolgreich bearbeiten und das Ziel des Spiels erreichen. Die Rückmeldungen der SuS zum Schluss der Lernumgebung hat uns darin bestätigt, dass sie Freude am Unterricht gehabt haben, Neues gelernt haben und das Gelernte mitnehmen und im Alltag nutzen können. Das von uns gesetzte Lernziel wurde somit erreicht. Die Durchführung der Lernumgebung war somit ein Erfolg. Lediglich bei der geplanten Gruppenarbeit mussten wir improvisieren, konnten dennoch eine gute Lösung finden und in unserem Konzept weiter fortfahren.

Literatur

- Albrecht, S. Und Revermann, C. (2016). Digitale Medien in der Bildung. Endbericht zum TA- Projekt (Arbeitsbericht Nr. 171)

- Basiscurriculum Saarland (2019). Medienbildung und informatische Bildung

- Best, A., et al. (2019). Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich (Heft Nr. 191/192)

-Kernlehrplan Mathematik Grundschule (2009), Saarland: Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur

- Kolb, A. Und Raith, T. (2018). Digital Literacy im Englischunterricht der Grundschule.. In: Brandt, B. Und Dausend, H. (Hrsg.). Digitales Lernen in der Grundschule. Fachliche Lernprozesse anregen. Münster: Waxmann. S. 37-52

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

- Lewandowski, D. (2021). Suchmaschinen verstehen. Berlin/ Heidelberg: Springer