OpenSource4School/Lernumgebungen zur Informatischen Bildung im Mathematikunterricht der Primarstufe/Wo kommen Handys her

Formale Aspekte

Namen der Verfasser der Lernumgebungsdokumentation

Joschka Bauer, Bastian Lehnen, Julia Lehmann

E-Mail-Adressen und Datum

s9jobaue[at]stud.uni-saarland.de bale00002[at]stud.uni-saarland.de jule00001[at]stud.uni-saarland.de

14.02.2023, Wintersemester 2022-2023

Inhaltsaspekte

Name der Lernumgebung

Hannas Reise um die Welt – Die Lebensgeschichte eines Handys

Kurzbeschreibung der Lernumgebung

Die Thematik der Lernumgebung nimmt einen hohen Stellenwert im Leben der Lernenden ein, da Kinder immer früher mit Smartphones in Kontakt kommen. Somit ist es wichtig über die Herkunft und Produktion von Smartphones zu sprechen UND deren Auswirkungen auf die Natur zu untersuchen. Viele Kinder haben bereits Erfahrungen mit SmartphoneS UND Tablets gesammelt und können so in der Lernumgebung an ihr Vorwissen anknüpft. Die Lernumgebung soll die Kinder für das Thema Nachhaltigkeit, in Bezug auf Smartphones, sensibilisieren und stellt so eine Schnittstelle zwischen digitaler Bildung (Bildung über Medien) und Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) (nachhaltiger Konsum) dar. Dieses Thema ist auch für das zukünftige Leben der Kinder relevant, da Nachhaltigkeit jeden Menschen betrifft. Deswegen ist es sinnvoll die BNE bereits in den Grundschulunterricht zu integrieren. Das eigenständige Arbeiten der SuS an den Tablets haben wir bewusst in die Lernumgebung integriert, da durch das Erleben von Autonomie die Lernzielorientierung begünstigt wird (vgl. KMK, 2019).

Ungefährer Zeitbedarf zur Durchführung

Es wird eine Doppelstunde, also etwa 90 Minuten für die Unterrichtseinheit benötigt. Für die Diskussion am Ende sollten mindestens 30 Minuten eingeplant werden.

Adressaten der Lernumgebung

Die Lernumgebung ist für eine vierte Klasse angedacht. Die Kinder müssen zur Lösung der Aufgaben Strategien der halbschriftlichen oder schriftliche Addition, Subtraktion und Division anwenden. Außerdem reicht der Zahlenraum in den Millionenbereich, der erst in der vierten Klasse eingeführt wird. Laut Franken/Ruwisch (2010) wird die Maßeinheit „Tonnen” ebenfalls erst in der vierten Klassenstufe behandelt. Für die letzte Aufgabe im „Reisetagebuch", sollten die SuS das schriftliche Verfahren der Multiplikation und Division mit jeweils einem zweistelligen Multiplikator/ Divisor beherrschen. Auch dies ist eine Kompetenz, die dem vierten Schuljahr zugeschrieben wird (MBFFK, 2009). Es stehen keine speziellen Gruppen im Fokus der Lernumgebung. Während der Arbeitsphase wird in Partnerarbeit gearbeitet, wobei die Tandems leistungsheterogen zusammengesetzt werden sollten. So können leistungsstärkere Kinder den etwas schwächeren Kindern erklären, wie sie beispielsweise bei den Rechnungen vorgegangen sind. Die PowerPoint Präsentation beinhaltet längere Texte, die sprachlich gesehen nicht komplex sind, deren Länge manche Kinder überfordern könnte. Zur Differenzierung von leseschwachen Schüler*innen sind Audiodateien eingefügt, sodass für die Schüler*innen unterschiedliche Zugänge zur Geschichte möglich sind.

Zentrale Aufgabenstellungen und Arbeitsaufträge in der Lernumgebung

Einstieg:

Für den Einstieg steht eine PP-Präsentation zur Verfügung, die den Kindern die Identifikationsfigur, das „Handy Hanna“ vorstellt und in die Funktionen der Lernumgebung einführt. Thematisch eingebettet als „Reisehinweise“, werden die unterschiedlichen Funktionen eingeführt. Diese nutzen die Kinder um sich in der Lernumgebung zu bewegen. Dadurch sollen mögliche Probleme durch mangelnde technische Kenntnis der Kinder ausgeschlossen werden. Die Reisehinweise stehen den Kindern dann während der Bearbeitung weiterhin zur Verfügung, so dass eine selbstständige Arbeitsweise unterstützt wird.

Je nach technischem Vorwissen der Kinder, kann der Einstieg relativ kurz gehalten werden. Um das Verständnis der Kinder für die einzelnen Buttons zu sicher, können diese aufgefordert werden, die Reisehinweise in eigenen Worten zu wiederholen. Bei Klassen mit technisch versierten Kindern kann auf diese Wiederholung aber auch verzichtet werden. Diese Entscheidung obliegt der jeweiligen Lehrkraft, welche die technischen Fähigkeiten ihrer Klassen einschätzen sollte.

Um die Kinder von Anfang an zum Mitdenken zu motivieren kann die erste Folie, welche die „traurige Hanna“ zeigt, zunächst als stummer Impuls genutzt werden. Die Kinder können sich frei zum Bild äußern und die Frage aufwerfen, weshalb das Handy so traurig erscheint. Anschließend kann die gemeinsame Problemstellung „Heute findest du heraus, warum Hanna so traurig ist. Kannst du ihr helfen, wieder glücklich zu werden?“ transparent gemacht werden.

Reisehinweise Einstieg

Aufgabenstellung für den Einstieg:

0. Wiederhole die Bedeutung der Symbole. (Wie kommst du weiter? Wie zurück? Wo findest du die Hinweise? Wann musst du eine Aufgabe im Reisetagebuch lösen?)

Arbeitsaufträge des Reisetagebuchs:

1. Wie viele Kilometer ist Hanna insgesamt gereist? Berechne die Summe aller Wegstücke.

2. Wie viele Handys wurden 2022 in Deutschland verkauft? Erkläre Hanna, wie du die Information im Diagramm gefunden hast.

3. Hanna wohnt seit einem Jahr auf der Müllhalde. Wie viele Tonnen Elektroschrott sind seitdem dazugekommen? Berechne den Unterschied.

4. Berechne wieviel Kilogramm an Ressourcen/Rohstoffen sich durch Hannas Reise und Produktion angehäuft haben.

5. Überlege, wie lange du das gleiche Handy benutzen kannst. Berechne die Menge an Ressourcen/Rohstoffen, die du im Leben sparen kannst, wenn du ein Handy länger benutzt.

Fragestellungen für die Reflexion:

6. Erkläre dein Vorgehen in Aufgabe 5.

7. Erkläre, wie du Hanna geholfen hast. Wieviel Kilogramm kannst du einsparen? Beschreibe was du gerechnet hast.

Voraussetzungen

Technische Voraussetzungen

Es wird entweder ein stabiler Internetzugang benötigt oder Endgeräte, welche die Lernumgebung vorinstalliert haben.

Außerdem muss eine ausreichende Menge an Tablets vorhanden sein, um die Hälfte der Klasse damit auszustatten und die entsprechende Anzahl an Kopfhörern.

Ein Beamer und eine Leinwand o. ein SmartBoard o.Ä. werden ebenfalls gebraucht (für die Präsentation im Einstieg und die abschließende Sicherung).

Mathematische Voraussetzungen

Müssen nicht unbedingt von allen Kindern, aber in allen Tandems, erfüllt sein.

Sicherer Umgang mit Größe, besonders im Umformuen zwischen Maßeinheiten und Rechnen mit Größen, da beides in allen Aufgaben angewandt werden muss.

Grundlegende Erfahrungen mit dem Lesen von Balkendiagrammen und der Entnahme von Informationen aus Diagrammen.

Grundlegende Modellierungskompetenzen (s.u. Stolpersteine)

Grundlegende Erfahrungen, wie bei offenen Aufgaben vorzugehen ist (s.u. Stolpersteine)

Soziale Voraussetzungen

Die Kinder sollten bereits Erfahrungen mit dem selbstständigen und selbstbestimmten Arbeiten in Tandems gesammelt haben. Je nach Klassenzusammensetzung kann eine gesteuerte Tandemzusammensetzung sinnvoll erscheinen.

Mathematischer und informatischer Gehalt der Lernumgebung

Mathematische und informatische Analyse

Mathematische Analyse

Die Kompetenzen und Leitideen sind an den Bildungsstandards für das Fach Mathematik Primarstufe der KMK (2022) orientiert.

Prozessbezogene Kompetenzen

Mathematisch modellieren

Die Kinder bearbeiten im „Reisetagebuch“ Aufgaben, bei denen sie die wichtigen Informationen aus den Darstellungen und Texten entnehmen, in die Sprache der Mathematik übersetzen, mathematisch Lösen und ihre Lösung in Bezug zur Sachsituation validieren müssen.

Mit mathematischen Objekten und Werkzeugen arbeiten

Zur Lösung der einzelnen Aufgaben müssen die Kinder Terme und Gleichungen aufstellen und fachlich sicher mit unterschiedlichen arithmetischen Operationen arbeiten und ihr deklaratives Wissen über Größen einsetzen.

Mathematisch Kommunizieren

Durch die Arbeit im Tandem und in der Abschlussdiskussion beschreiben die Kinder sich gegenseitig die mathematischen Gehalte der Sachsituation und erklären und diskutieren ihre Lösungswege.

Leitideen des Mathematikunterrichts

Zahl und Operationen

Das „Reisetagebuch“ beinhaltet Aufgaben zu allen vier Grundrechenarten. Der Lösungsweg über halbschriftliche oder schriftliche Verfahren ist den Kindern grundsätzlich freigestellt. Im additiven Kontext müssen bis zu drei Summanden mit bis zu sechs Stellen addiert werden. Bei der Subtraktion kann die Anzahl der Stellen je nach Rechenweg bis zu achtstellig sein. Multiplikativ müssen zweistellige Zahlen multipliziert werden. Bei der Division wird eine dreistellige durch eine zweistellige Zahl geteilt. Je nach Leistungsniveau der Kinder wäre auch eine Subtraktion, Addition und Division durch Dezimalzahlen möglich. Der Zahlenbereich bis Hundertmillionen ist der Authentizität der Daten geschuldet.

Größen und Messen

Die Aufgaben beinhalten die Größenbereiche Masse (g, kg, t), Längen (km) und Zeitspannen (Monate/ Jahre). Die Größenangaben sind in verschiedenen Maßeinheiten und Schreibweisen angegeben und müssen von den Kindern verfeinert oder vergröbert werden, um die Aufgabe zu lösen.

Daten und Zufall

Die Kinder entnehmen Informationen aus Tabellen und einem Säulendiagrammen und interpretieren die Darstellung der Daten.

Medienbildung und informatische Bildung

Die Formulierungen zu den Inhalten der Medienbildung und informatischen Bildung beziehen sich auf die Kompetenzformulierungen des Ministeriums für Bildung und Kultur des Saarlandes (2019).

Medienausstattung und Digitale Werkzeuge

Die Lernumgebung verlangt von den Kindern die zielgerichtete Nutzung eines digitalen Werkzeuges (PowerPoint) und das Bedienen grundlegender Funktionen eines Tablets. Dabei erhalten sie Anleitung und Hilfestellung durch die Reisehinweise.

Informationsauswertung

Die in der digitalen Lernumgebung gegebene, für die Fragestellung relevanten Informationen müssen aus dieser entnommen werden und für die Abschlussbesprechung analog aufbereitet werden

Mathematik- und informatikdidaktischer Gehalt der Lernumgebung

Didaktische Analyse

Vorgehensweisen:

Die KMK formuliert unter den Prioritären Maßnahmen folgenden Punkt: „Der Erwerb grundlegender Kompetenzen für das Lernen in einer Kultur der Digitalität beginnt systematisch für alle Schülerinnen und Schüler jeweils mit Beginn der Primarstufe mit angepassten Lernsettings, welche nicht nur auf die Nutzung digitaler Medien und Werkzeuge vorbereiten, sondern diese im Alltag einbinden.” Unsere Lernumgebung behandelt einerseits die Nutzung und Bedienung eines Tablets, andererseits zielt der Inhalt auf eine Alltagsproblematik.

Die Wiederholung der Funktionen in der PP-Präsentation im Einstieg ist wichtig, damit die Kinder diese richtig bedienen können. Die KMK empfiehlt: „Im Umgang mit den ausgewählten digitalen Lernumgebungen bedarf es eines hohen Maßes an Verbindlichkeit. Dies gelingt zum einen durch deren wiederholten und schrittweise eingeübten Einsatz.”

Eine wichtige Vorgehensweise unserer Lernumgebung ist das selbstständige Arbeiten der Schüler*innen an den Tablets. Somit werden die Geräte zum Gegenstand des Unterrichts. „[…] die Auseinandersetzung mit der Nutzung und Wirkung digitaler Medien und deren kritische Reflexion [werden] zu einem integralen Bestandteil des Bildungsauftrags. Digitale Medien sollen nicht nur Hilfsmittel, sondern auch Gegenstand des Unterrichts sein” (MBK, 2019).

Auch die ausführliche thematische Einbettung unserer Lernumgebung lässt sich begründen. „Die Potenziale digitaler Medien und Werkzeuge für ein Lehren und Lernen in der digitalen Welt gehen insbesondere von deren didaktischen Möglichkeiten für eine Einbettung in eine schülerorientierte Gestaltung von Unterricht und schulischen Lehr-Lernprozessen im Kontext einer Kultur der Digitalität aus” (KMK, 2019, S.20)

Auch das selbstständige Arbeiten haben wir bewusst eingesetzt, da Studien darauf verweisen „ […], dass ähnlich wie bei der intrinsischen Motivation auch Lernzielorientierungen durch das Erleben von Autonomie und Kompetenz im Unterricht begünstigt werden” (Knauder & Reisinger, 2019).

Lösung Längen

Typische Fehler:

Franke/Ruwisch formulieren vier Fehlerursachen beim Modellieren:

Fehler beim Aufbau eines Situationsmodells

Fehler beim Überführen vom Situationsmodell ins mathematische Modell

Fehler beim Umsetzten des mathematischen Modells

Fehler bei der Deutung und Validierung der mathematischen Ergebnisse

„Gute“ Aufgaben & Differenzierung

Mathematische und informatorische Ergiebigkeit

Die allgemeine Kompetenz „mathematisch kommunizieren” findet sich in jeder Aufgabe wieder, da die gesamte Arbeitsphase in Partnerarbeit gestaltet wird. Die Schüler*innen sollen sich somit ständig über die Lösungsvorschläge unterhalten und diese reflektieren. Auch die Kompetenz „mathematisch modellieren” wird durchgängig gefördert, da Sachprobleme in die Sprache der Mathematik übersetzt, innermathematisch gelöst und diese Lösungen auf die Ausgangssituation bezogen werden müssen.

Bezüglich der ersten Aufgabe werden die inhaltsbezogenen Kompetenzen „Zahl und Operation” sowie „Größen und Messen” gefördert. Auch „Daten und Zufall” kommt in dieser Aufgabe zum Vorschein, da die Angaben in einer Tabelle aufgelistet werden. In der zweiten Aufgabe werden die inhaltlichen Kompetenzen „Zahlen und Operationen” und „Daten und Zufall” behandelt. Bezüglich der allgemeinen Kompetenz fördert diese Aufgabe außerdem das „mathematische argumentieren”, da die Schüler*innen in dieser Aufgabe eine Erklärung erbringen sollen. Hinsichtlich der dritten Aufgabe, tauchen erneut „Zahlen und Operationen” und „Größen und Messen” als inhaltsbezogene Kompetenzen auf. Die vierte Aufgabe fasst erneut die Kompetenzen „Zahlen und Operationen”, „Größen und Messen” sowie „Daten und Zufall” auf. Die letzte Aufgabe beinhaltet die inhaltsbezogenen Kompetenzen „Zahlen und Operation” sowie „Größen und Messen”. Bezüglich der allgemeinen Kompetenzen wird mit dieser Aufgabe noch der Aspekt „Probleme mathematisch lösen” behandelt.

Offenheit und optimale Passung

Die erste Aufgabe ist in Bezug auf die Offenheit eher geschlossen. Da es sich um eine reine Additionsaufgabe handelt, besitzen die Schüler*innen die benötigten Voraussetzungen. Die zweite Aufgabe ist in Bezug auf die Aufgabenstellung, die Anregung verschiedener Lösungswege und die Darstellungsform offen gestaltet, da die Schüler*innen selbstständig eine Erklärung formulieren, wie die Daten aus dem Diagramm entnommen werden können. Auch die optimale Passung ist gewährleistet, da diese Aufgabe nicht routiniert gelöst werden kann, dennoch an das Niveau einer vierten Klasse angepasst ist. Die dritte Aufgabe ist erneut eine eher geschlossene Aufgabe, da eine Lösung erwartet wird. In Bezug auf die optimale Passung sind die Vorkenntnisse zur Bewältigung der Aufgabe gewährleistet. Jedoch ist diese Aufgabe routiniert lösbar da eine Subtraktion durchgeführt werden soll. Die vierte Aufgabe ist auch eher eine geschlossene Aufgabe und kann routiniert gelöst werden, wobei hier die Komplikation der Einheitenumrechnung auftauchen kann. Dazu ist jedoch ein Tipp als Hilfestellung formuliert. Die letzte Aufgabe stellt in Hinblick auf die Möglichkeit unterschiedlicher Lösungen eine offene Aufgabe dar. Bezüglich einer optimalen Passung ist die Aufgabe eine Problemlöseaufgabe, kann also nicht routiniert gelöst werden.

Authentizität, Aktivierung und Motivation

Zu dem Kriterium „Authentizität, Aktivierung & Motivation” kann man sagen, dass die Aufgaben nicht oberflächlich in eine thematische Einbettung eingekleidet wurden. Die Aufgaben unserer Lernumgebung durchlaufen eine Geschichte des Handys Hanna. Durch diese Reise wird die thematische Einbettung sehr authentisch und kann von den Kindern gut verfolgt werden. Auch hat die Reise eine motivierende Wirkung auf die Schüler*innen, da sie durch die PowerPoint Präsentation eine gute Visualisierung erhalten und neugierig werden, was Hannah als nächstes auf ihrer Reise erlebt. Die mathematischen Rechnungen dienen eher als Mittel zum Zweck, da der Fokus dieser Unterrichtseinheit auf dem BNE-Bezug liegt. Alle Daten, die für die PowerPoint- Präsentation genutzt wurden, wurden aus vertrauenswürdigen Quellen entnommen, sodass dies bezogen die Authentizität gewährleistet ist. Aus didaktischen Gründen wurden lediglich ein paar Zahlen gerundet.

Verständlichkeit

Hinsichtlich des Kriteriums „Verständlichkeit”, sind die Aufgaben bezüglich der sprachlichen Syntax und der semantischen Zusammenhänge einfach gehalten und somit gut verständlich für die Lernenden. Er wurden zwar auch Satzgefüge verwendet, die jedoch gut zu verstehen sind. Auch die semantischen Zusammenhänge sind nachvollziehbar, da die Aufgabenstellungen so kurz wie möglich gehalten wurden. Außerdem wird durch die PowerPoint eine „Bild-Text-Audio-Kombination" geboten, sodass die Schüler*innen über verschiedene Kanäle die Informationen wahrnehmen können.

Artikulation, Kommunikation, Soziale Organisation

Artikulationsoptionen

Die Artikulationsoptionen Sprechen, sowie Schreiben werden während der Erarbeitungsphase ausgenutzt. Hier sollten die Schüler*innen mit ihren Partner*innen kommunizieren, um die Aufgaben gemeinsam zu lösen. Im Anschluss daran wird die gemeinsame Lösung in das "Reisetagebuch" eingetragen. Die handelnde Artikulationsoption wird durch den Umgang der Schüler*innen mit der Power-Point ausgenutzt.

Raum zum Gestalten und Behalten

Raum zum Gestalten wird besonders bei der letzten Aufgabe gelassen. Durch die offene Form der Aufgabe haben die Schüler*innen die Möglichkeit entdeckend an die Aufgabe heranzugehen. Raum zum Behalten wird durch das "Reisetagebuch" gelassen. Hier können die Lernenden ihre Ergebnisse festhalten und somit das Erlernte bewahren.

Sozialformen

Der Einstieg erfolgt im Plenum, sodass alles Schüler*innen die Bedienungen der PowerPoint (thematisch eingebettet als “Reisehinweise”) erfassen. Während der Erarbeitungsphase arbeiten die Lernenden in Tandems zusammen. Die Reflexion erfolgt im Plenum.

Schlusssequenz im Sinne einer gemeinsamen Reflexion

Nach der Erarbeitungsphase werden die Ergebnisse der einzelnen Lernenden aus Aufgabe 5 im Plenum besprochen und diskutiert. Aufgekommene Fragen oder Unklarheiten werden außerdem geklärt und die Schüler*innen können möglicherweise ihre Notationen im "Reisetagebuch" korrigieren. Auch an das Thema Nachhaltigkeit wird in der Reflexion angeknüpft. Durch das Besprechen der letzten Aufgabe wird gemeinsam eine Lösung gefunden, mit der man durch den Umgang mit Handys nachhaltiger leben kann.

Potenzial des Einsatzes (digitaler) Medien

Investives Material ist Material, welches beim Arbeiten nicht verbraucht wird und daher einen „bleibenden Bestand“ (Wollring, 2007) darstellt. Als investives Material wird für die Lernumgebung die Power- Point, sowie ein Endgerät, mit welchem sich diese abspielen lässt, benötigt.

Die Kinder sollen während der Erarbeitungsphase selbständig die Power-Point- Präsentation benutzen und mit dieser arbeiten. Die Reisehinweise sollen dabei als Unterstützung dienen. Durch den Umgang mit der Präsentation entdecken die Kinder Möglichkeiten, die Programme wie Power-Point bieten und lernen auch mit dieser umzugehen. Die Kinder haben in der Power Point die Möglichkeit den Text selbst zu lesen oder abspielen zu lassen. Außerdem wird der Text durch Bilder und Animationen unterstützt. Den Schüler*innen ist es freigestellt, wie oft sie sich eine Folie anschauen, sodass sie selbständig vor- und zurückklicken können

Konsumtives Material wird beim Arbeiten verbraucht (ebd.) Als konsumtives Material wird das "Reisetagebuch" benötigt. Das "Reisetagebuch"besteht aus 8 Seiten und wird an jedes Tandem einmal ausgeteilt. Da zu diesem Material durch die Kinder oft eine „emotionale Beziehung“ (ebd.) aufgebaut wird, dürfen die Tandems diese behalten.

Die Präsentation beinhaltet die Informationen, die für die Bearbeitung der einzelnen Aufgaben notwendig sind. Erscheint in der Präsentation ein Symbol des "Reisetagebuchs", so werden die Kinder dazu aufgefordert in das "Reisetagebuch" zu schauen, wo sich die passende Aufgabe dazu befindet. Auch die Lösungen zu den Aufgaben lassen sich in der power-Point-Präsentation finden. So benötigt jedes Tandem eine Version der Power-Point Präsentation sowie ein "Reisetagebuch". Die Power- Point Präsentation wird auf den Tablets der Schule zuvor abgespeichert, sodass die Schüler*innen darauf zugreifen können. Die "Reisetagebücher" werden vor Bearbeitung der Lernumgebung ausgeteilt.

Der Vorteil der Power-Point sowie des "Reisetagebuchs" ist, dass durch sie alle wichtigen Informationen bereitstehen. Außerdem schlagen sie den Schüler*innen eine Reihenfolge zum Bearbeiten der Aufgaben vor. Da die Power-Point-Präsentation digital abgespeichert ist, kann man diese immer wieder abrufen. Auch das "Reisetagebuch" kann von den Schüler*innen behalten werden, sodass alle Ergebnisse zusammengestellt nachgelesen werden können. Ein möglicher Nachteil der Power-Point-Präsentation ist das Ablenkungspotential.

Die Power-Point-Präsentation dient zur Mitteilung von wichtigen Informationen. Sie enthält zudem Lösungen zu den Aufgaben. Außerdem soll sie motivieren, sich mit dem Lerngegenstand auseinanderzusetzen. Das "Reisetagebuch" dient zur Ergebnissicherung.

Die Power-Point-Präsentation, sowie das "Reisetagebuch" ist ein Mittel zur Darstellung mathematischer und informatischer Sachverhalte. Die Kinder bauen mentale Vorstellungsbilder auf. Die Schüler*innen lernen auch neue Begriffe, wie z.B. „ökologischer Rucksack“, „Ressourcen“ usw., weshalb die Lernumgebung ein Mittel zum Ausführen mathematischer und informatischer Verfahren ist. Durch die Lernumgebung werden prozess- und inhaltsbezogene Kompetenzen gefördert.

Bezüglich des Preis-Leistungs-Verhältnisses der Lernumgebung lässt sich sagen, dass die Lernumgebung nicht mit kostenintensiven Investitionen verbunden ist. Jede Schule sollte bereits eine ausreichende Anzahl an Tablets zur Verfügung haben, sodass die Power-Point-Präsentation von jedem Tandem abgespielt werden kann.

Die Lernumgebung zielt darauf ab den Kindern ein möglichst selbständiges Arbeiten mit den Lerninhalten zu ermögliche. Zu Beginn muss die Lehrkraft jedoch die Funktionen Der Power-Point-Präsentation erläutern und die Symbole erklären, wodurch sichergestellt wird, dass die Kinder im Folgenden selbständig arbeiten können. In der Erarbeitungsphase nimmt sich die Lehrperson zurück, steht jedoch für Rückfragen zur Verfügung und sorgt für ein angemessenes Klassenklima. In der Reflexionsphase unterstützt die Lehrperson die Schüler*innen als Moderator*in.

Evaluation

Strategiedokumente

Die Lernumgebung erlaubt in Teilen die Nutzung als Strategiedokument, da die Kinder in Aufgabe 2 dazu aufgefordert werden ihr Vorgehen zu beschreiben und ihre Lösung zu begründen. Die offene Aufgabe 5 und die im Anschluss durchzuführende Plenumsdiskussion bieten die Möglichkeit die Modellierungsstrategien der Kinder zumindest mündlich zu besprechen. Das Desiderat an Begründungs- und Erklärungsaufträgen ergibt sich aus der inhaltlichen Fokussierung auf NE und Digitalität. Die Aufgaben dienen nicht der Erarbeitung und Reflexion unterschiedlicher Strategien, sondern sollen zeigen, wie die Einnahme einer mathematischen Perspektive zum Verständnis von „Erscheinungen der Welt“ (Winter, 1996) beitragen kann.

Förderimpulse

Die Lernumgebung kann auf zweierlei Weise zur Analyse von Förderbedarfen genutzt werden. Einerseits sollte der Aufbau der Lernumgebung ein autonomes Arbeiten der Kinder, sowie eine Selbstkontrolle der Lösungen zulassen, wodurch die Lehrkraft die Zeit für die Beobachtungen der Kinder nutzen kann, um Förderbedarfe in den sozialen/kooperativen und/oder den inhaltlichen und prozessbezogenen mathematischen Kompetenzen zu identifizieren. Auch die Besprechung der fünften Aufgabe am Ende der Durchführung kann Förderbedarfe offenlegen, da es sich um eine Komplexaufgaben (Franke/Ruwisch, 2010) handelt, die ein Geflecht unterschiedlicher Kompetenzen von den Kindern verlangt und je nach Lösungsweg und Lösung unterschiedliche Förderbedarfe offenlegen kann. Andererseits sollten am Ende die „Reisetagebücher“ der Tandems eingesammelt und ausgewertet werden, um weitere Förderimpulse aus den Lösungswegen der Kinder abzuleiten.

Anerkennung

Die Identifikation anerkennungswerter Leistungen der Kinder ist in der Lernumgebung durch die selbstständige Überprüfung und Korrektur der eigenen Lösungsversuche erschwert, da nicht ausgeschlossen werden kann, das Ergebnisse einfach übernommen/abgeschrieben werden. Auch die Lösungshinweise, die für offene Aufgabe gegeben werden, erschweren eine Analyse der eigenständigen Leistung der Kinder. Dennoch sollte eine Analyse der durchgeführten Zwischenschritte, besonders in Bezug auf die offene Aufgabe, die Identifikation anerkennenswerter Leistungen bezogen auf die Teilschritte des Modellierungskreislaufs zulassen. Hierzu kann z.B. das Modell in Franke/Ruwisch (2010) genutzt werden, um die anerkennungswerte Teilschritte zu identifizieren.

Soziales Lernen

Durch die kooperative Durchführung im Tandem sollte die Lernumgebung insgesamt zum sozialen Lernen beitragen. Der Aufbau der Lernumgebung soll zudem das Verantwortungsbewusstsein und Autonomieerleben der Kinder befördern und trägt so zum sozialen Lernen bei. Die Bearbeitung der Lernumgebung führt die Kinder inhaltlich an die Themen der Ressourcenverschwendung und des westlichen Konsumverhaltens heran und eröffnet Möglichkeiten zu einer vorläufigen Ausgestaltung der eigenen Position. Durch die Beiträge der Kinder in der abschließenden Besprechung kann die inhaltliche Durchdringung abgeschätzt und diese Positionierung in der Gesellschaft befördert werden, welche einen Teilaspekt sozialen Lernens darstellt. Zudem können Inhalte identifiziert werden, die für das weitere Lernen in der Gruppe relevant sind.

Vernetzung mit anderen Lernumgebungen

Beziehungen zu anderen Strategien im selben mathematischen Problemfeld und zu anderen Bereichen im Mathematikunterricht

Um die Lernumgebung selbstständig bewältigen zu können, müssen die Kinder die Grundrechenarten sicher auf Größen anwenden können. Sie müssen Umformungen zwischen Maßeinheiten durchführen können und sollten bereits Erfahrungen mit komplexen Aufgabenstellungen im Zusammenhang mit offenen Aufgaben gesammelt haben. Dezimalzahlen sollten den Kindern genauso bekannt sein, wie die Möglichkeit diese durch Verfeinern der Maßeinheit in ganze Zahlen umzuwandeln.

Anknüpfungspunkte finden sich besonders im Bereich „Größe und Messen“. Die Arbeit mit lebensweltnahen Größen kann hier einen Anknüpfungspunkt zum Aufbau von belastbaren Größenvorstellungen bei „großen“ Einheiten bieten und den Aufbau von Stützpunktvorstellungen unterstützen. Arithmetisch bietet die Lernumgebung Anknüpfungspunkte zur Reflexion halbschriftlicher und schriftlicher Rechenverfahren und zum Rechnen mit Dezimalzahlen (Sek 1).

Bezüge zum Bereich „Daten und Zufall“ können leicht durch die offene Aufgabe hergestellt werden, in dem die unterschiedlichen Ergebnisse gesammelt und strukturiert werden. Auch Bezüge zur Geometrie sind grundsätzlich denkbar.

Beziehungen zu anderen Fächern

Besonders auffällig sind die Bezüge zum Sachunterricht und den Themenfeldern „Technik“ (Müllvermeidung, Recycling), „Individuum, Gruppe, Gesellschaft“ (Umwelterziehung, Umweltbewusstes Verhalten, ökologische Aspekte des Konsumverhaltens) und „Raum und Zeit“ (Wirtschaftsstrukturen im Wandel) (Ministerium für Bildung, 2010), welche im Sinne einer vielperspektivischen Aufarbeitung in ihrer Wechselwirkung aufeinander bezogen werden können. Dabei bietet sich jede Station der Reise für eine vertiefte Auseinandersetzung mit einzelnen Aspekten dieser Themengebiete an. So kann über die Reise Hannas das Leben/ die Lebensbedingungen in anderen Regionen der Erde untersucht werden oder durch die Aufgabe zur Müllhalde eine Untersuchung zur Ressourcenverschwendung angeregt werden. Da sowohl NE als auch Digitalität Querschnittsthemen sind, die in alle Fächer der Grundschule integriert werden sollen (KMK, 2016 & Schreiber& Siege, 2016), sind auch inhaltliche Bezüge zu allen Fächern möglich. Die in der Lernumgebung angesprochene digitale Handlungskompetenz, kann ebenso in allen anderen Fächern universell angewandt werden und bieten in einem weiteren Schritt die Grundlage zur Produktion eigener Lernumgebungen und Präsentationen durch die Kinder (Ministerium für Bildung und Kultur, 2019).

Beziehungen zur außerschulischen Lebenswelt

Sowohl die Thematik einer nachhaltigen Lebensweise als auch die der Digitalität sind der außerschulischen Lebenswelt der Kinder entnommen. Mit Handys, Tablets und anderen Endgeräten kommen die Kinder immer früher in Berührung. Selbst wenn sie kein eigenes Smartphone besitzen, so finden sie diese doch überall in ihrer Umgebung. Der Marken- und Trendfokussierung sind sie durch die Werbung ebenso ausgesetzt, wie alle anderen Altersschichten. Der durch Trends und Werbung bestimmte Konsum wirkt sich in ihren Familien und Freundeskreisen aus. Entweder durch ihre Familie oder Freunde kommen sie in Kontakt mit neueren Modellen und mit dem westlichen Konsumverhalten. Der Aspekt eines nachhaltigen, ressourcenschonenden Umgangs mit Technik, erfüllt in Anbetracht der vor ihnen liegenden Lebenspanne der Kinder für den Anspruch eines starken Gegenwarts- und Zukunftsbezugs (Klafki, 1958).

Reflexion der Lernumgebung

Technische Stolpersteine

Bei der Durchführung der Lernumgebung könnte es Probleme mit der Bedienung der Tabletts geben. Hier kann auf die Reisehinweise (Einstieg) verwiesen werden. Es ist auch denkbar, diese für die einzelnen Tandems auszudrucken und auf den Tischen zu verteilen, so dass die Kinder selbstständig, bei Bedarf, darauf zurückgreifen können.

Mathematische Stolpersteine

Modellieren

Strukturierung/Mathematisierung

Die Strukturierung ist in den meisten Aufgaben bereits durch Hinweise im „Reisetagebuch“ vorgegeben. Nur in der letzten Aufgabe müssen die Informationen eigenständig zusammengestellt werden. Es empfiehlt sich der Einsatz von in der Klasse bereits erarbeiteten Hilfsstrategien (z.B. Unterstreichen, Wegstreichen, Rausschreiben). Je nach Endgerät und Ausstattung mit digitalen Stiften, ist dies auch direkt in der Lernumgebung möglich.

Validierung

Treten Probleme mit der Validierung auf, können und sollen die Lösungen, von den Kindern eigenständig genutzt werden. Im “Reisetagebuch” findet sich unten den Aufgaben der Hinweis zur Lösungskontrolle und die Kinder können bei Schwierigkeiten darauf verwiesen werden.

Offenheit

Je nach Erfahrungsstand der Kinder mit offenen Aufgaben und Aufgrund der „Komplexstruktur“ (Franke/Ruwisch, 2010), kann es bei der Bearbeitung der letzten Aufgabe zu Problemen kommen. Hier muss die Lehrperson die Kinder ihrer Klasse entsprechend einschätzen und wo nötig Hilfestellungen geben. Denkbar wäre auch eine zwischengeschaltete Plenumsphase vor der Bearbeitung der offenen Aufgabe, in der kollaborativ Ideen für den Lösungsweg gesammelt werden. Anschließend kann die Aufgabe dann in den Tandems weiterbearbeitet werden.

Reisehinweise

Hannas-Reise-um-die-Welt

Lernbegleitung

Für alle oben genannten Probleme gilt, dass die Rolle der Lehrperson während der Durchführung so konzipiert ist, dass sie als Lernbegleitung agiert, die bei Problemen angesprochen werden kann. Gleichzeitig kann die Lehrkraft in ihrer Rolle als Beobachter*in aufkommenden Problemen erkennen und präventiv eingreifen (u.E. sollte von dieser Möglichkeit nur Gebrauch gemacht werden, wenn ansonsten größere Probleme entstehen, da sie sich negativ auf die Selbstwirksamkeit der Kinder auswirken kann.).

Reisetagebuch - Hannas Reise um die Welt

Entwicklungsbedingte Hürden

Problematisch kann eine Durchführung der Lernumgebung dann werden, wenn die Kinder nicht zwischen den fiktiven und den realen Aspekten der Geschichte differenzieren können oder eine stark Ausgeprägte „fictional scale“ (Davis, 1980) besitzen und dadurch eine emotionale Belastung der Kinder, durch die thematische Einbettung nicht ausgeschlossen werden kann.

Hürden durch die zeitliche Rahmung des Unterrichts

Da die Abschlussdiskussion und die aus ihr entstehenden Handlungs- und Positionierungsoptionen, das Kernstück der Bildung für Nachhaltige Entwicklung in der Lernumgebung darstellt, sollte auf eine Durchführung verzichtet werden, wenn der zeitliche Rahmen keine große Abschlussdiskussion zulässt, die das Zusammenbinden der in den Tandems gesammelten Informationen und Erkenntnisse, sowie deren Reflexion erlaubt.

Material der Lernumgebung

Download der Lernumgebung: externer Link zu GoogleDrive

Literatur

• Davis, M. (1980). A Multidimensional Approach to Individual Differences in Empathy. JSAS Catalog Sel. Doc. Psychol., 10, 85-104.
• Franke, M. & Ruwisch, S. (2010). Didaktik des Sachrechnens in der Grundschule. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag.
• Klafki, Wolfgang (1958). Didaktische Analyse als Kern der Unterrichtsvorbereitung. Die Deutsche Schule, S. 450 - 471.
• Kultusministerkonferenz (2016). Bildung in der digitalen Welt. Strategie der Kultusministerkonferenz. Bremen.
• Kultusministerkonferenz (2019). Lehren und Lernen in der digitalen Welt. Die ergänzende Empfehlung zur Strategie “Bildung in der digitalen Welt”
• Kultusministerkonferenz (2022). Bildungsstandards für das Fach Mathematik Primarstufe. Berlin/Bonn.
• Ministerium für Bildung Saarland (2010). Kernlehrplan Sachunterricht Saarland.
• Ministerium für Bildung und Kultur Saarland (2019). Basiscurriculum Medienbildung und informatische Bildung. Klassenstufen 1 bis 10.
• Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur Saarland (2009). Kernlehrplan Mathematik Grundschule.
• Reisinger, K. (2019). Individuelle Förderung im Unterricht.
• Schreiber, J.-R. & Siege, H. (2016). Orientierungsrahmen für den Lernbereich Globale Entwicklung im Rahmen einer Bildung für nachhaltige Entwicklung. Bonn: Engagement Global gGmbH.
• Winter, H. (1996). Mathematikunterricht und Allgemeinbildung. Mitteilungen der DMV, 2, 35-41.
• Wollring, B. (2007). Zur Kennzeichnung von Lernumgebungen für den Mathematikunterricht in der Grundschule. www.sinus-transfer.de/fileadmin/MaterialienIPN/Lernumgebungen_Wo_f_Erkner_070621.pdf

Quellen der Daten aus der Lernumgebung:

• Bookhagen, B. & Bastian, D. (2020) Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover
• Geibel, A. (2022): Rohstoffe in Smartphones: Das steckt wirklich in deinem Handy. (online unter: https://www.galileo.tv/technik/rohstoffe-smartphone-handy-metalle-recycling/).
• Wie wird aus den Rohstoffen das Smartphone: WEED-Weltkarte „Die Reise eines Smartphones“ veranschaulicht die globale Lieferkette. https://www.sue-nrw.de/wp-content/uploads/2017/08/Z-5366-WEED-HandyConnection-Weltkarte-4.jpg
• https://www.informationszentrum-mobilfunk.de/umwelt/mobilfunkendgeraete#:~:text=Der%20%C3%B6kologische%20Rucksack%20wird%20berechnet%2C%20indem%20man%20das,Handys%20ist%20somit%20sehr%20hoch%20und%20f%C3%BChrt%20