OpenSource4School/Lernumgebungen zur Informatischen Bildung im Mathematikunterricht der Primarstufe/Was kann ein Roboter

Formale Aspekte

Namen der Verfasser der Lernumgebungsdokumentation

• Antonia Schmidt
• Esra Emine Cengiz
• Kim Laura Paulus

E-Mail-Adressen und Datum

ansc00020@uni-saarland.de (Stand: 15.03.2023)

kipa00001@uni-saarland.de (Stand: 15.03.2023)

esce00001@uni-saarland.de (Stand: 15.03.2023)

Inhaltsaspekte

Name der Lernumgebung

"Was kann ein Roboter?"

Kurzbeschreibung der Lernumgebung

Mathematische und informatische Motivation & soziale Kompetenzen (Eigenständiges Arbeiten)

Bereits in der Grundschule ist es notwendig, eine frühe informatische Bildung für alle Schülerinnen und Schüler zu ermöglichen, um ein informatisches Grundverständnis für die weiterführenden Schulen zu schaffen (Schäffer & Mammes, 2014). Mit dem unterrichtspraktischen Projekt, den Ozobot im Bereich der Geometrie einzusetzen, wird die frühe informatische Bildung unterstützt und so “spielerische[s] Programmieren, z.B. mit Robotern, informatisches Denken und kreatives Problemlösen” (Tengler, 2020, S.1) gefördert. Da uns „Formen und Muster […] in unserem Alltag [begegnen]“ (Helmerich & Lengnink, 2016, S. 37) ist es wichtig, geometrische Formen und deren Eigenschaften im Unterricht zu behandeln, um somit einen Alltagsbezug herzustellen und Mathematik in der Umwelt zu entdecken. Informatische Bildung in der Primarstufe zielt darauf ab, dass „eigenständige, verantwortungsvolle Handeln in einer digital geprägten Lebenswirklichkeit“ (Bergner, 2018, S. 39, zitiert nach Kerres, 2022, S. 6) zu fördern. Anhand des Ozobots sollen die Schülerinnen und Schüler selbstständig die geometrischen Formen und deren Eigenschaften kennenlernen, um somit die Einsicht zu gewinnen, dass die Lebenswelt digital geprägt ist und digitale Entwicklungen in jedem Bereich eine wichtige Rolle spielen und einen nützlichen Einsatz finden. Durch die Lernumgebung soll auch eigenständiges Lernen durch die Freiarbeit, sowie soziale Kompetenzen durch die Gruppenarbeit gefördert werden.

Geometrische Formen kennenlernen (Ecken, Kanten) + Umgang mit Robotern

Das mathematische Ziel dieser Lerneinheit ist das Kennenlernen der geometrischen Formen. Die Schülerinnen und Schüler sollen als Teil der inhaltsbezogenen Kompetenz Raum und Form „ebene Figuren untersuchen, beschreiben und vergleichen“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 18) und zur Erreichung der prozessbezogenen Kompetenzen „eigene Vorgehensweisen beschreiben […] [und] Aufgaben gemeinsam bearbeiten, dabei Verabredungen treffen und einhalten“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 6), um somit miteinander zu kommunizieren. Bezogen auf die informatische Bildung ist das Ziel der Lerneinheit der Umgang mit Robotern, weshalb die Schülerinnen und Schüler anhand des Ozobots mit kleinen Robotern arbeiten sollten. Durch die Farbcodes wird ein Einstieg in die Programmierung ermöglicht (vgl. Tengler, 2020). Die Schülerinnen und Schüler sollten den Ozobot als Hilfsmittel einsetzen, um die Eigenschaften der geometrischen Figuren kennenzulernen.

Freiarbeit mit Forscherheft + Arbeit mit Ozobot

Eine Voraussetzung für die Unterrichtsstunde ist eine Auseinandersetzung mit geometrischen Formen, welche bereits in einer vorherigen Stunde eingeführt wurden. Zu Beginn der Lernumgebung wird der Ozobot im Sitzkreis präsentiert, indem er auf eine vorgefertigte Linie gelegt wird und diese nachfährt. In der zweiten Phase wird das Forscherheft bearbeitet. Während sich die eine Hälfte in Einzelarbeit mit der Freiarbeit beschäftigt, bearbeitet die andere Hälfte in Gruppenarbeit die Aufgaben zum Ozobot. Zum Abschluss wird in der Reflexionsphase anhand einer Power Point Präsentation das Forscherheft besprochen und ein Einsatz von Robotern in der Industrie präsentiert, um den Einsatz von Robotern in der Lebenswirklichkeit aufzuzeigen. Die Schülerinnen und Schüler lernen anhand dieser Lernumgebung, wie man mit dem Ozobot umgeht und wie man diesen selbstständig mit Hilfe der Farbcodes programmieren kann.

Der Ozobot “ist ein ca. 2,5 cm breiter Roboter, der sich auf zwei Rädern bewegt und mit Hilfe von Farbsensoren Linien folgt und Farbcodes erkennt” (Tengler, 2020, S. 5) und selbst von Schülerinnen und Schülern mit Hilfe verschiedener Farbcodes programmiert werden kann. Die Unterrichtsstunde wird durch ein Forscherheft unterstützt, welches in zwei Teile gegliedert ist und der Stunde zum einen Struktur verleiht und zum anderen eine gewisse Freiarbeit ermöglicht. Für eine quantitative Differenzierung gibt es ein Zusatzblatt. Der Abschluss und Transfer der Unterrichtsstunde werden durch eine Power Point Präsentation unterstützt.

Ungefährer Zeitbedarf zur Durchführung

Zur Durchführung der Lernumgebung wird eine Doppelstunde mit 90 Minuten (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009) benötigt.

Adressaten der Lernumgebung

(Klassenstufe 3 – Raum und Form)

Die Lernumgebung ist auf eine dritte Klasse ausgerichtet und bezieht sich auf die inhaltsbezogene Kompetenz „Raum und Form“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 2).

Die Schülerinnen und Schüler lernen, “ebene Figuren [zu] untersuchen, beschreiben und vergleichen” (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 18) und “bekannte [...] Flächenformen [zu] benennen” (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 18)

Besonders spezielle Gruppen sind nicht im Fokus der Durchführung. Die Lernumgebung ist jedoch für eine heterogene Klasse ausgelegt. Die Gruppenarbeit ermöglicht eine Zusammenarbeit von heterogenen Schülerinnen und Schülern und es liegt eine quantitative Differenzierung durch das Zusatzblatt vor. Eine qualitative Differenzierung kann auch vorgenommen werden, indem Tipp-Karten für bestimmte Aufgaben vorbereitet werden.

Zentrale Aufgabenstellungen und Arbeitsaufträge in der Lernumgebung

Einstieg: Die Lehrperson fordert die Schülerinnen und Schüler auf, einen Sitzkreis zu bilden. Der Ozobot wird von der Lehrperson als stillen Impuls in der Mitte des Kreises auf einer Vorlage fahren gelassen. Die Schülerinnen und Schüler dürfen sich völlig frei äußern.

Problemstellung / Zielangabe: “Heute wird dich der Roboter Ozobot in der Mathematikstunde beim Lernen unterstützen. Du kannst den Ozobot auf einer Linie fahren lassen und kannst ihm durch bestimmte Farbkombinationen Befehle geben.“

Jedes Kind bekommt ein Forscherheft ausgeteilt, welches aus zwei Teilen besteht. Die Klasse wird in zwei Gruppen geteilt. Die eine Hälfte bearbeitet anfangs Teil 1: Freiarbeit und die andere Hälfte beschäftigt sich währenddessen mit Teil 2: Ozobot. Die zwei großen Gruppen werden jeweils je nach Schüleranzahl in 3er/4er Gruppen eingeteilt. Danach wird gewechselt. Wenn die Schülerinnen und Schüler mit Teil 1 und Teil 2 fertig sind, gibt es noch eine Zusatzaufgabe. Hier werden die Lernenden darauf hingewiesen, alle bearbeiteten Aufgaben im Forscherheft noch einmal zu kontrollieren.

Teil 1: Freiarbeit

Die Schülerinnen und Schüler dürfen frei entscheiden, in welcher Reihenfolge sie die Aufgaben im Forscherheft von Teil 1 bearbeiten.

"Bestimme die Eigenschaften der Geometrischen Formen (Ecken/Kanten). Schau dir diese Formen an. Fülle die Lücken aus und male die Kanten grün und die Ecken blau an.

Kreuzworträtsel: Finde alle Formen und markiere sie im Raster.

Erfinde deinen eigenen Roboter und überlege dir genau, was der Roboter alles können soll. Schreibe deine Ideen auf.

Zeichne deinen eigenen Roboter und beschrifte ihn. Erkläre deiner Gruppe mit Hilfe der Zeichnung, was dein Roboter kann."

Teil 2: Ozobot

Ozobot Anleitung

"Schreibe auf, was dir bei den verschiedenen Ozobot Befehlen aufgefallen ist.

Zeichne mit Hilfe der Stifte eigene Bahnen für den Ozobot und lasse den Ozobot auf diesen fahren. Orientiere dich dabei an den Schritten der Ozobot Anleitung. Notiere Auffälligkeiten. "

Hintergrundinformationen:

Jede Gruppe bekommt von der Lehrperson drei Schablonen und wird im ersten Schritt aufgefordert, diese vor sich zu legen. Im nächsten Schritt sollen die Kinder den Ozobot auf die Linie der Schablone setzen und darauf den Ozobot einschalten. Das erfolgt durch einen Knopf auf der Seite des Ozobots. Durch das Drücken des Knopfes und die richtige Platzierung auf den Linien beginnt sich der Ozobot entlang der Linie zu bewegen. Diese Schritte werden auf allen Schablonen wiederholt und die Beobachtungen notiert. Es ist genügend Zeit vorhanden, um alle Schritte zu wiederholen.

Als nächste Aufgabe sollen die Schülerinnen und Schüler eigene Ozobot Bahnen mit Hilfe der Stifte malen und sich an den Schritten der Ozobot Anleitung orientieren. Durch eine Tippkarte mit verschiedenen Codes für Ozobot Befehle können die Kinder unterschiedliche Bahnen erstellen und sich ausprobieren. Die Beobachtungen und Auffälligkeiten sowie eine Skizze der Strecke werden im Forscherheft notiert.

Danach kommen alle Schülerinnen und Schüler nochmals in einem Sitzkreis zusammen und teilen ihre Erfahrungen. Die gemeinsame Reflexion erfolgt durch die Fragen:

Was hast du heute gelernt?

Was hat dir gut gefallen?

Was hat dir nicht gefallen?

Technische Voraussetzungen

Für die Umsetzung der Lernumgebung wird ein Beamer für den Abschluss und die Reflexion und ein Laptop für die Power Point Präsentation benötigt. Für das Zusatzblatt benötigen die Schülerinnen und Schüler ein mobiles Endgerät pro Gruppe. Für die Bearbeitung des Forscherhefts werden weiße Blätter für das Malen eigener Strecken und der Ozobot mit den zughörigen Stiften benötigt.

Mathematischer und informatischer Gehalt der Lernumgebung

Mathematische und informatische Analyse

Geometrische Formen: Eigenschaften von einem Quadrat, einem Rechteck, einem Kreis, einer Ellipse (Oval), einem Dreieck, einem Rhombus (Raute), einem Fünfeck und einem Trapez (Anzahl der Kanten und Ecken). Als Erweiterung könnten in den nächsten Unterrichtsstunden Eigenschaften wie Länge der Seiten, Winkel sowie Symmetrie betrachtet werden. Insbesondere bei Raute, Quadrat, Trapez und Rechteck sind diese sehr wichtig, da es sich bei allen um Vierecke handelt.

Anhand der Aufgaben wird die inhaltsbezogene Kompetenz Raum und Form erreicht, indem die Schülerinnen und Schüler Eigenschaften von einem Quadrat, einem Rechteck, einem Kreis, einer Ellipse (Oval), einem Dreieck, einem Rhombus (Raute), einem Fünfeck und einem Trapez, bezogen auf die Anzahl der Ecken und Kanten, erarbeiten und somit „ebene Figuren untersuchen, beschreiben und vergleichen“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 18). Ein genauerer Blick gilt der Ellipse und dem Kreis, da diese weder Kanten noch Ecken besitzen. Allerdings wird die Betrachtung des mathematischen Hintergrunds bezüglich der Eigenschaften für speziell diese Stunde bereits vorausgesetzt. Darunter fällt auch die Definition der Begriffe “Kante und Ecke”. Ebenfalls sollte bekannt sein, dass ebene Figuren nur auf dem Papier sind und keine Dreidimensionalität besitzen.

In Bezug auf die informatische Bildung arbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand des Ozobots mit kleinen Robotern und bekommen durch die Farbcodes eine Einsicht in die Programmierung (vgl. Tengler, 2020).

Betrachtet man die Aufgaben fachlich, wird der Ozobot zur Einführung in das Programmieren als Hilfsmittel eingesetzt, um die Eigenschaften der geometrischen Figuren, bezogen auf Ecken und Kanten, kennenzulernen.

Didaktische Analyse

Der Einsatz des Ozobots kann dazu beitragen, die Kompetenzen in den Bereichen Medien, Informatik, Natur und Technik zu fördern und soziale Kompetenzen zu entwickeln (vgl. Tengler, 2020). Der Roboter kann schon ab der 2. Klasse eingesetzt und vielfältig in mehreren Bereichen und auf unterschiedlichen Niveaustufen verwendet werden (vgl. Tengler, 2020). „Durch die einfache Handhabung des Ozobots wird ermöglicht, den kleinen Roboter bereits in einer einzigen Unterrichtseinheit sinnvoll einzusetzen und die gesetzten Lernziele zu erreichen“ (Geier & Ebner, 2017, S. 2, zitiert nach Tengler, 2020, S. 6). Im Schuljahr 2019/20 wurde anhand des Forschungsprojektes „Lesson Study – Lernen mit Wissenspartnern“ (vgl. Tengler, 2020) zur Untersuchung der Wirksamkeit von Ozobots, zur Förderung der Kreativität eine Unterrichtseinheit zum Themenbereich Märchen gewählt, wodurch die Schülerinnen und Schüler den Ozobot so programmieren sollten, dass er den Weg des Rotkäppchens nachfahren kann (vgl. ebd.). Diese Unterrichtseinheit wurde in einer dritten und einer vierten Klasse durchgeführt (vgl. ebd.). In beiden Klassen hat der Einsatz des Ozobots zur Förderung der Kreativität beigetragen (vgl. ebd.). Die Schülerinnen und Schüler haben in Bezug auf den Ozobot und seine Programmiercodes Hypothesen aufgestellt und diese überprüft (vgl. ebd.). Ein Beispiel für eine Hypothese ist die Fragestellung, „ob die Programmiercodes auch dann funktionieren, wenn sie auf verschiedenfarbigen Linien gezeichnet werden“ (Tengler, 2020, S. 11).

Bei dem Einsatz von Ozobots muss auf die Genauigkeit beim Zeichnen der Linien geachtet werden, damit die Farbcodes vom Roboter richtig interpretiert werden können und nicht aufgrund einer schlechten Zeichnung ignoriert werden (vgl. Geier & Ebner, 2017). Auch die Stifte spielen eine wichtige Rolle, da zu dunkle Farben bei der Erkennung Probleme darstellen, wodurch die Originalstifte oder sehr ähnliche Stifte bevorzugt werden sollten (vgl. ebd.). Diese Hindernisse können die Motivation der Schülerinnen und Schüler negativ beeinflussen, weshalb man versuchen sollte, diese Hindernisse durch eine genaue Einführung in das Zeichnen zu verhindern (vgl. ebd.).

„Gute“ Aufgaben & Differenzierung

Die Aufgaben der Lernumgebung sollten die Merkmale „guter“ Aufgaben nach Maier (2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 45 f.) erfüllen.

Zur Erfüllung der mathematischen Ergiebigkeit sollten „[s]owohl inhaltliche als auch allgemeine mathematische Fähigkeiten […] weiterentwickelt werden“ (Maier, 2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 45). Anhand der Lernumgebung werden inhaltliche Fähigkeiten gefördert, da die inhaltsbezogene Kompetenz „Raum und Form“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 2) umgesetzt wird. Durch die Aufgaben lernen die Schülerinnen und Schüler “ebene Figuren [zu] untersuchen, beschreiben und vergleichen” (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 18) und “bekannte Körper- und Flächenformen [zu] benennen” (ebd.). Allgemeine mathematische Fähigkeiten werden durch die Lernumgebung auch erfüllt, da die prozessbezogenen Kompetenzen „eigene Vorgehensweisen beschreiben […] [und] Aufgaben gemeinsam bearbeiten, dabei Verabredungen treffen und einhalten“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 6) gefördert werden und die Schülerinnen und Schüler miteinander kommunizieren.

Aufgaben sollten „in Hinblick auf die Aufgabenstellung, die Anregung verschiedener Lösungswege […] sowie die Möglichkeit unterschiedlicher Lösungen offen gestalten sein“ (Maier, 2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 46). Die Offenheit wird in dieser Lernumgebung gewährleistet, da zunächst in der Freiarbeit durch die Erstellung des eigenen Roboters verschiedene Lösungswege und Lösungen ermöglicht werden. Auch bei der Bearbeitung der Aufgaben zum Ozobot wird durch die Erstellung der eigenen Strecke eine Offenheit erreicht. „Bezogen auf die „optimale“ Passung sollten Lehrerinnen und Lehrer Aufgaben so wählen, dass sie an die Leistungsfähigkeit der Lernenden angepasst sind“ (ebd.). Die Lernumgebung sollte an die Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler anknüpfen und zur Entwicklung von Lösungsansätzen und Lösungsstrategien beitragen (vgl. Maier, 2011, zitiert nach Platz, 2020). Die optimale Passung wird durch die Lernumgebung auch erreicht, da die Formen den Schülerinnen und Schülern bereits aus vorherigen Stunden bekannt sind und in dieser Lernumgebung anhand des Ozobots vertieft und wiederholt werden. Durch den Ozobot wird den Schülerinnen und Schülern auch die Möglichkeit gegeben, anhand der Codes und der eigenen Strecke Lösungsansätze zu entwickeln. Zudem wird durch das Zusatzblatt quantitativ differenziert und somit wieder eine optimale Passung erreicht. Gegebenenfalls kann durch Tipp-Karten auch qualitativ differenziert werden.

Zur Erfüllung der Authentizität, Aktivierung und Motivation „sollten [Aufgaben] den Inhalten des Faches entsprechen und die Lernenden ansprechen, herausfordern und von ihnen als glaubwürdig erachtet werden“ (Maier, 2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 46). Die Aufgaben der Lernumgebung entsprechen den Inhalten des Faches, da durch die Aufgaben die inhaltsbezogene Kompetenz „Raum und Form“ (Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland, 2009, S. 2) gefördert wird. Zudem werden die Schülerinnen und Schüler durch den Einsatz des Ozobots motiviert und können auch durch die Erstellung der eigenen Strecke kreativ werden und somit motiviert arbeiten.

„Der Lernende muss [letztendlich] die Aufgabenstellung und die Aufgabe bezüglich der sprachlichen Syntax und der semantischen Zusammenhänge verstehen“ (Maier, 2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 46). Die Aufgabenstellungen der Lernumgebung sind so formuliert, dass sie für die Schülerinnen und Schüler einer dritten Klasse verständlich sind. Das sprachliche Niveau ist somit an die Schülerinnen und Schüler angepasst. Das selbstständige Arbeiten wird durch die Verständlichkeit der Aufgaben gewährleistet.

Artikulation, Kommunikation, Soziale Organisation

„Lernumgebungen sollten nach Möglichkeit die Artikulationsoptionen Handeln, Sprechen und Schreiben ausnutzen, um den Lernenden zu ermöglichen Arbeitswege für sich selbst, insbesondere aber für andere wie die Lehrperson oder die Lernpartner, dazustellen” (Platz, 2020, S. 28). Die Artikulationsoption des Handelns wird mit dem Erforschen und Erkunden des Ozobots gewährleistet. Das Sprechen in der Gruppe über die Ergebnisse fördert die Artikulationsoption des Sprechens. Auch in der Reflexionsphase wird das Sprechen bei der Besprechung der Ergebnisse genutzt, um die Arbeitswege und die Ergebnisse den Mitschülerinnen und Mitschülern und der Lehrperson darzustellen. Schreiben wird beim Notieren der Ergebnisse im Forscherheft genutzt und ist somit ebenso eine Artikulationsoption.

„Gegenstände sollten in ihren jeweiligen materiellen Repräsentationen auch tatsächlich flexibel zu gestalten sein (Raum zum Gestalten)” (Platz, 2020, S. 38). Durch die freie Aufgabe, eine eigene Strecke zu zeichnen, wird Raum zum Gestalten gelassen. Bei der Erstellung des eigenen Roboters und Zuschreibung von Robotereigenschaften wird auch eine flexible Gestaltung ermöglicht. „Ferner sollten Formen der Dokumentation ermöglicht werden, die für späteres Arbeiten bleiben sollen (Raum zum Behalten)” (ebd.). Durch das Festhalten der Ergebnisse und das Notieren der freien Gestaltung im Forscherheft wird Raum zum Behalten gelassen. Auch durch den Austausch in der Gruppe wird Freiraum gelassen, besprochene Erkenntnisse im Forscherheft festzuhalten und für späteres Arbeiten mit dem Ozobot oder mit den geometrischen Formen zu nutzen.

Als Sozialformen werden der Sitzkreis/Stehkreis, Einzelarbeit (Freiarbeit) und Gruppenarbeit (Ozobot) verwendet.

Mittels Power Point Präsentation wird eine kurze Übersicht über das Gelernte gegeben bzw. die Ergebnisse werden zusammengetragen (Tipp-Top-Runde) und Bezug zur Realität hergestellt.

Potenzial des Einsatzes (digitaler) Medien

„Investives Material bildet einen bleibenden Bestand” (Wollring, 2007, S. 10). Man muss für diese Lernumgebung mindestens einen Ozobot als investives Material haben.

Durch Einsatz des Ozobots sowie des QR-Codes wurde mit digitalen Medien gearbeitet.

„[K]onsumtives Material wird beim Arbeiten verbraucht” (Wollring, 2007, S. 10). Als konsumtives Material wird das Forscherheft benötigt.

Zur Organisation: Der Ozobot wird aufgeladen, kontrolliert und an der Uni (Didaktiklabor) ausgeliehen. Die Forscherhefte werden an der Schule gedruckt und getackert. Der Austeildienst verteilt die Forscherhefte zum entsprechenden Zeitpunkt.

Nachteile: Ozobot bzw. Endgerät muss geladen, funktionstüchtig und direkt einsatzbereit sein. Die Schablonen für den Ozobot müssen überprüft werden. Der Umgang mit dem Endgerät muss geübt sein.

Vorteile: Durch das Material können keine Fehler mehr entstehen. Durch den Austeildienst entsteht keine Unruhe.

Das Forscherheft dient als Ergebnissicherung. Der Ozobot dient als Motivation zur Erkundung der Formen. Die Power Point Präsentation dient zur Reflexion/Wiederholung. Insgesamt wird der Ozobot als Mittel zum Argumentieren und Beweisen eingesetzt, da es zum Erkennen von Mustern und Regelhaftigkeiten beiträgt (Krauthausen, 2018).

Fachdidaktisches Potenzial: Das Forscherheft fördert das eigenständige Arbeiten und Festhalten von Ergebnissen. Der Ozobot fördert den Umgang mit Robotern. Des Weiteren werden durch das Abfahren der Formen mit dem Ozobot Vorstellungsbilder und mentale Operationen der geometrischen Formen unterstützt und folglich die mathematische Grundidee verkörpert (vgl. Krauthausen, 2018). Durch das Zeichnen von eigenen Bahnen für den Ozobot werden die Schülerinnen und Schüler dazu angeregt, sich über ihre individuellen Lösungswege auszutauschen (vgl. ebd.). Die Arbeit mit dem Ozobot ist außerdem in unterschiedlichen Sozialformen möglich, welche in der Unterrichtsstunde durch den Sozialformwechsel deutlich werden. Durch die einfache Bedienung des Geräts ist der Umgang mit dem Ozobot für kleine Hände geeignet. Wenn der Schule Ozobots zur Verfügung stehen, sind diese organisatorisch gut handhabbar, da sie in einer kleinen Box aufbewahrt werden können. Allerdings ist die Anschaffung der kleinen Roboter meistens mit einem hohen Kostenaufwand verbunden, da man mehrere Exemplare benötigt. Da es in dieser Unterrichtsstunde nicht um das mathematische Rechnen geht, sondern um geometrische Formen, sind die restlichen Punkte der “Güterkriterien zur Beurteilung von Arbeitsmitteln und Veranschaulichungen” (Krauthausen, 2018, S. 334) nicht relevant. Eine strukturgleiche Fortsetzbarkeit und der Einsatz in anderen Inhaltsbereichen ist auch gewährleistet, da der Ozobot auch bei der Behandlung von Winkeln und Symmetrie eingesetzt werden könnte.

Bezüglich des Preis-Leistungs-Verhältnisses lässt sich sagen, dass man durch die Ausleihe des Ozobots keinen Kostenaufwand hat. Allerdings erschwert die geringe Anzahl an ausleihbaren Ozobots die Materialbesorgung. Der Kauf eines Ozobots ist im Gegensatz dazu teuer, wodurch das Preis-Leistungs-Verhältnis beim Kauf nicht so optimal wäre.

Die Lernumgebung bedarf nicht viel Zuwendung der Lehrperson, da diese lediglich eine unterstützende Funktion hat und die Kinder sich durchaus untereinander helfen können. Durch die Sozialform ist die durchgehende Unterstützung durch die Lehrkraft nicht dringend erforderlich und nur bei Bedarf nötig.

Evaluation

„Die Lernumgebung sollte Strategiedokumente der Kinder zulassen, einfordern und unterstützen, um Evaluation zu ermöglichen, die sich auf Strategie beziehen und nicht nur auf das Ergebnis” (Platz, 2020, S. 41). Durch das Erfinden eines eigenen Roboters und das Zeichnen einer eigenen Fahrbahn wird das Erzeugen von Strategiedokumenten ermöglicht. Da die Schülerinnen und Schüler ihre Ideen, Lösungswege und Strategien im Forscherheft festhalten, werden Strategiedokumente erzeugt.

„Auch sollte eine Evaluation darauf ausgerichtet sein, das zu identifizieren, was an einer Schülerlösung anerkennenswert ist, um das Selbstkonzept der Lernenden stärken zu können” (Platz, 2020, S. 41). Die Schülerlösungen sind größtenteils individuell und sobald eine Lösung vorhanden ist, ist diese anerkennenswert. Bei der Ergebniskontrolle sollte auch der Stand der einzelnen Schülerinnen und Schüler beachtet werden, um somit beispielsweise bei leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern schon kleinere Entwicklungen wertzuschätzen und diese durch Lob zu unterstützen.

Alle Leistungen, die innerhalb der Gruppe erbracht werden, fördern soziale Kompetenzen und tragen somit zum sozialen Lernen bei. Somit kann insgesamt identifiziert werden, welche Leistungen zum sozialen Lernen beitragen.

Vernetzung mit anderen Lernumgebungen

Die Thematik der Geometrie sollte vorher bereits grob behandelt worden sein, da diese Einheit zur Vertiefung und Festigung des Wissens beiträgt. Eine weiterführende Aufgabenstellung könnte sich auf die Winkel, Flächeninhalte und Umfänge geometrischer Formen beziehen. Ebenfalls kann man Sachaufgaben formulieren, welche mit der Arithmetik verknüpft sind oder einen geometrischen Inhalt haben.

Man kann eine Verknüpfung zu Sachaufgaben beziehungsweise zur Arithmetik herstellen, indem man wie bereits erwähnt Sachaufgaben mit geometrischem Inhalt behandelt oder Geometrie arithmetisch mit Sachaufgaben verknüpft.

Es gibt einen Bezug zu Deutsch, indem das Lesen geübt, geschrieben und argumentiert wird. Zudem spielt auch die Rechtschreibung eine wichtige Rolle.

Am Schluss der Unterrichtsstunde werden Beispiele aus der Industrie genannt und es wird auf Roboter im Alltag eingegangen.

Reflexion der Lernumgebung

Eigenständiges Arbeiten mit den Robotern könnte problematisch werden, wenn beispielsweise Linien nicht eindeutig gezeichnet werden. Es sollte daher im Vorhinein genau erklärt werden, wie für den Ozobot gezeichnet werden muss, damit dieser sich bewegen kann. Während der Durchführung wurde bereits die Frage gestellt, ob eine Ellipse und ein Kreis eine Kante haben. Diese Frage sollte im Vorhinein geklärt werden, um eine Unterbrechung während der Arbeitsphase zu verhindern.

Die geometrischen Formen müssen vor der Stunde bekannt sein und bereits eingeführt worden sein. Somit sollte die Lernumgebung nicht angewendet werden, wenn geometrische Formen noch nicht behandelt wurden, die Klasse zu groß ist und die Klassendynamik nicht harmoniert.

Literatur

Geier, G. & Ebner, M. (2017). Einsatz von OZOBOZs zur informatischen Grundbildung. In: Lernen und Lehren mit Technologien: Vermittlung digitaler und informatischer Kompetenzen. Erziehung & Unterricht, Jg. 167, S. 109-113.

Helmerich, M. & Lengnink, K. (2016). Einführung Mathematik Primarstufe – Geometrie. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.

Kerres, J.H. (2022). Informatische Bildung im Mathematikunterricht der Grundschule. Durchführung und Auswertung einer Unterrichtsreihe zum Thema Kryptologie. Wiesbaden: Springer Nature.

Krauthausen, G. (2018). Einführung in die Mathematikdidaktik – Grundschule. Berlin: Springer.

Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur im Saarland (2009). Kernlehrplan Mathematik Grundschule. Online verfügbar unter: https://www.saarland.de/SharedDocs/Downloads/DE/mbk/Lehrplaene/Lehrplaene_Grundschule/GS_Kernlehrplan_Mathematik.pdf?__blob=publicationFile&v=2 (Stand: 03.03.2023)

Platz, M. (2020). Ein Schema zur kriteriengeleiteten Erstellung und Dokumentation von Lernumgebungen mit Einsatz digitaler Medien. In: Frederik Dilling & Felicitas Pielsticker (Hrsg.): Mathematische Lehr-Lernprozesse im Kontext digitaler Medien. Empirische Zugänge und theoretische Perspektiven (S. 29-56). Wiesbaden: Springer Nature.

Schäffer, K. & Mammes I. (2014). Robotik als Zugang zur informatischen Bildung in der Grundschule. In: GDSU-INFO: GDSU-Journal, Heft 4, S.59-72.

Tengler, K. (2020). Klein, kreativ, Ozobot. Förderung von Kreativität und informatischem Denken durch spielerisches Programmieren. In: R&E-SOURCE Open Online Journal for Research and Education. https://journal.ph-noe.ac.at/index.php/resource/article/view/825 (Stand: 03.03.2023)

Wollring, B. (2007). Zur Kennzeichnung von Lernumgebungen für den Mathematikunterricht in der Grundschule. Sinus-transfer.de http://www.sinus-transfer.de/fileadmin/MaterialienIPN/Lernumgebungen_Wo_f_Erkner_070621.pdf (Stand: 02.02.2023)