FELI hat neue Experimentierkisten Elementarinformatik!

Nach der Komplettüberarbeitung der etwas in die Jahre gekommenen Experimentierkiste Elementarinformatik freut sich die FELI riesig, nun mit rundum erneuerte Kisten arbeiten zu können! Erneuerung und Ausbau der Ausstattung wurde größtenteils durch ein von Klaus Stein bei »I'm a Scientist« gewonnenes Preisgeld in Höhe von 500€ ermöglicht.

»I'm a Scientist« ist ein Onlineangebot, das Schüler*innen den direkten Austausch mit Wissenschaftler*innen ermöglicht: „In schriftlichen Live-Chats und über eine Fragen-Funktion der Website treten Schüler*innen in den Dialog mit Wissenschaftler*innen, lernen dabei deren Arbeitsalltag kennen und erfahren, zu welchen Themen sie aktuell forschen. Das Projekt findet mehrmals jährlich in ein- bis zweiwöchigen „Themenrunden“ mit unterschiedlichen thematischen Schwerpunkten statt. Am Ende jeder Themenrunde stimmen Schüler*innen über ihre Lieblingswissenschaftler*innen ab und küren so eine*n Gewinner*in“, so heißt es auf der Projektwebsite.

»I'm a Scientist« wurde im Rahmen des »Wissenschaftsjahr 2022 – Nachgefragt!« durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. In diesem Rahmen nahm Klaus Stein in der Themenrunde »Digitalisierung« als Wissenschaftler teil und wurde zum Gewinner gekürt. In einem Kurzinterview erläutert er, warum das Preisgeld FELI zugute kam. Klaus Stein ist (unter anderem) wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Kognitive Systeme von Prof. Dr. Ute Schmid, die FELI 2015 als interdisziplinären Verbund gründete. Ziel von FELI ist es, Projekte zur Vermittlung von elementaren Informatikkompetenzen unter einem gemeinsamen, interdisziplinären Dach zu bündeln. Diese Projekte sollen Kinder dabei unterstützen, die digitale Welt zu begreifen und kreativ und souverän mit digitalen Angeboten umzugehen. Hierfür entwickeln wir didaktische Konzepte und Materialien.

Wir haben das Geld genutzt, um unsere ganz schön in die Jahre gekommene Experimentierkiste Elementarinformatik, die sich seit der ersten Idee ordentlich weiterentwickelt hat, komplett zu überarbeiten, neu aufzubauen und zu erweitern.
Die Experimentierkiste ist eigentlich eine ganze Reihe von Kisten, eingeteilt in die drei Module »binäre Repräsentation«, »analog und digital« und »vom Algorithmus zum Programmieren« mit vielen praktischen Materialien von Bauklötzen und Klemmbausteinen über Bastelmaterial, Balkenwaage, Computerbauteile, analogen Programmierbausteinen und jeder Menge Aufgabenblättern. Wir benutzen diese Kisten, um vor allem Grundschulkindern zielgruppenangepasst informatische Konzepte nahezubringen, infomatisches Denken zu fördern und einen entdeckenden Umgang mit digitalen Medien zu fördern. Die Kisten können außerdem von oberfränkischen Schulen ausgeliehen werden. Ein via Online-Selbstlernkurs vermittelt das hierfür notwendige Grundwissen, und wir schulen regelmäßig Multiplikatoren.
Durch die Unterstützung verfügen wir nun über zwei Sätze an Kisten, einen für die Ausleihe und einen für die eigene Arbeit mit Kindern und Multiplikator*innen. Mit dem so ermöglichten Analog-Workshop »Vom Algorithmus zum Programmieren« wollen wir dem Team von »Wissenschaft im Dialog« und dem BMBF herzlich Danke sagen.

Der Testlauf mit den Prototypen

Mit dem neu entwickelten Material aus dem Modul »vom Algorithmus zum Programmieren« haben wir im Frühjahr 2023 mit zwei vierten Klassen im Rahmen von Projekttagen erstmals analog programmiert und so unser neues Konzept getestet. Für die Kinder bedeutete dies viel Spaß und Abwechslung vom normalen Schulaltag mit dem ein oder anderen Aha-Moment, für uns als Uni gibt es noch den „Forschungsaspekt“ herauszufinden, ob die Experimentierkiste dazu beiträgt, Kindern das informatische Verständnis zu erleichtern.

Was bedeutet Algorithmus?  
Wie verarbeitet der Computer Informationen?  
Was passiert in einem Computer, wenn er ein Programm ausführt?  

Algorithmen gibt es nicht nur in Computerprogrammen, sondern auch im Alltag.
Viel Spaß machte die Erstellung des „Iss-eine-Banane-Algorithmus“, bei dem die Kinder eine Abfolge von Handlungsanweisungen wie „beiße ab“, „schäle die Banane“ festlegten.
Bei der praktischen Anwendung des Algorithmus wurde schnell klar: Mit nur einmal Abbeißen ist es nicht getan, wir brauchen eine „Wiederhole-solange-bis-“Schleife. Denn während ein Mensch von alleine weiß, wann er mit dem Essen aufhören kann, braucht ein Computer-Algorithmus eine Abbruchbedingung (in unserem Fall: „bis die Banane weg ist“)

Diese informatische Konzepte wie Schleifen und bedingte Anweisungen („wenn …, dann …, sonst…“) haben wir mit den Kindern vertiefend behandelt: Die Klasse gab einem „Roboter“-Kind Anweisungen, wie es sich auf einem auf den Boden geklebten Raster bewegen sollte, um ein Ziel zu erreichen – zum Beispiel „gehe das größte Quadrat“. Dabei mussten die Kiner tatsächlich „wie ein Computer denken“. In Kleingruppen wurde dieses Prinzip dann  mit kleinen Figuren als Robotern auf Papier ausprobiert und die Überprüfung, ob dar Algorithmus wirklich das tut, was die Kinder dachten, das er tun würde, führte zu sowohl zu „Häh?“s wie „Aha!“s.

Mit den in der Projektwoche gesammelten Erfahrungen lernten wir, wie wir mit Kiste, Schachteln, Mappen, laminierten Ausdrucken etc. das Material aller Module möglichst selbsterklärend aufbauen und präsentieren konnten, was sich bei unseren eigenen Einsätzen wie in der Ausleihe bewährern würde.

Unser »I'm a Scientist«-Workshop mit den neuen Materialien

Ein Jahr später haben wir mit den neuen Materialien erneut analog programmiert, dieses Mal im Rahmen der Nachmittagsbetreuung einer Förderschule im Landkreis. Für die Gruppe aus der 5. Klasse war es eine komplett neue Erfahrung, den Computer, den sie eher als Spielzeug und Schreibmaschine kannten, auf einer abstrakteren Ebene – was passiert bei einem Computerprogramm? – kennenzulernen. Das Verarbeiten und Erinnern konzeptioneller Zusammenhänge und Abstrahieren anhand erkannten Muster fiel den jungen Menschen zwischen 13 und 15 schwer – um so wichtiger war das konkrete Ausprobieren der Bewegungsalgorithmen auf dem aufgeklebten Bodenraster und mit dem eigenen Körper.

Auch für die Durchführende Dipl.Kult.-Päd. Sanne Grabisch war es eine neue Erfahrung, und sie musste erst den Zugang zur Zielgruppe finden. „Vieles, was ich in anderen Klassen voraussetze, war hier nicht gegeben, sodass der Workshop weit langsamer voranschritt, als ich es gewohnt war.“ Ein Problem war das nicht: Es geht ja nicht darum, alles zu behandeln, was in der Workshop-Kozeption ausgearbeitet ist, sondern darum, dass die Schüler und Schülerinnen etwas mitnehmen und eine positive Erfahrung machen.

Die beobachteten Unterschiede zwischen der 4. Klasse einer Grundschule und der 5. Klasse einer Förderschule waren aufschlussreich: Wir fragen die Teilnehmenden des Workshops – KInder wie Multiplikator*innen – immer,  wenn sie sich unterschiedliche Algorithmen erarbeitet haben, die das gleiche Problem lösen, welcher Schreibweise ihnen am besten gefallen hat. In der Regel werden Schleifen gegenüber der linearen Anweisung bevorzugt, weil sie kürzer sind (also schneller zu schreiben und leichter zu überschauen) und bei den Wiederholen weniger Flüchtigkeitsfehler passieren können. Anders die Teenager an der Förderschule: Hier war eindeutig die lineare Programmierung der Favorit, denn „hier sieht man immer, was genau passiert und wo man gerade ist.“

Alles in allem hat der Workshop den Schülern und Schülerinnen gefallen, auch wenn sich am Ene des – zudem sehr heißen Tages – sichtlich geschafft waren. Auch die Lehrerin der Klasse zeigte sich sehr begeistert, dass wir unsere »I'm a Scientist«-Veranstaltung an ihrer Schule umsetzten, denn: „Wie sollen Kinder und Jugendliche an Förderschulen ihren Horiont erweitern, wenn sie von Vornherein von herausfordernden Erfahrungen ausgeschlossen werden?“ Auch sie dankte WiD und BMBF für die Ermöglichung des Angebotes.