Programmieren ohne Bildschirm: Ideen für die Schule

Für Lehrpersonen

Die kurze Antwort

Viele Grundideen des Programmierens lassen sich ohne Gerät unterrichten: Ein Kind spielt den Roboter und führt nur genau die Befehle aus, die auf den Karten stehen; die Klasse läuft ein Flussdiagramm am Boden ab oder spielt mit einer Variablen-Tabelle selbst den Computer. Das passt direkt zum Lehrplan 21: Im Zyklus 2 sollen Schülerinnen und Schüler Abläufe mit Schleifen und Verzweigungen darstellen, einfache Abläufe von Hand ausführen und verstehen, dass ein Computer nur vordefinierte Anweisungen ausführt (MI.2.2.c bis e). Kostenlose Lektionen auf Deutsch bietet zum Beispiel CS Unplugged.

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So geht's

Einstieg mit einem Missverständnis: Lassen Sie sich von der Klasse eine Anleitung diktieren, etwa ein Brot zu bestreichen, und führen Sie sie wörtlich aus. Fehlt «Nimm das Messer», bleibt das Brot trocken. So wird klar: Ein Computer macht nur, was dasteht.
Befehle festlegen: Wenige Befehlskarten genügen – «vorwärts» (ein Feld), «links drehen» und «rechts drehen» (am Ort, eine Vierteldrehung). Dazu ein Raster am Boden aus Klebeband oder Kreide, ein Teppichmuster oder ein Gitter auf dem Tisch mit einer Spielfigur.
Rollen verteilen: In Dreiergruppen schreibt ein Kind das Programm, eines liest es als Tester vor, eines ist der Roboter und führt nur aus. Das ganze Programm wird geschrieben, bevor getestet wird, und der Roboter bekommt keine Zusatzbefehle.
Fehler finden lassen: Weicht der Roboter ab, stoppt der Tester und markiert die Stelle. Wer programmiert hat, sucht die Ursache und korrigiert, dann testet die Gruppe erneut. Oft gibt es mehrere richtige Lösungen.
Wiederholungen entdecken: Liegen dieselben Karten mehrmals hintereinander, führen Sie «wiederhole 3 mal» ein. Die Kinder zählen nach jeder Runde laut: noch einmal oder weiter?
Eine Frage einbauen: Eine Karte «Steht ein Hindernis vor dir?» mit zwei Wegen, ja und nein, macht aus der Befehlsfolge eine Verzweigung.
Abschliessen: Die Klasse zeichnet das beste Programm als Flussdiagramm (Oval für Start und Ende, Rechteck für Befehle, Raute für Fragen) und bespricht: Hätte ein Computer genau dasselbe gemacht?

Fünf Übungen ohne Gerät

Roboter spielen: Befehlskarten auf einem Raster, wie oben beschrieben. Bei CS Unplugged heisst die passende Lektion «Rettungsaktion» (für 5- bis 7-Jährige).
Flussdiagramm am Boden: Formen aus Karton auslegen, mit Klebeband-Pfeilen verbinden und einen Alltagsablauf ablaufen, etwa «über die Strasse gehen». An jeder Raute entscheidet die Klasse ja oder nein, ein Pfeil zurück ist eine Schleife. Jeden Fall testen: Ampel schon grün, Ampel zuerst rot.
Du bist der Computer: ein kurzes Programm an der Wandtafel, daneben eine Variablen-Tabelle. Die Kinder führen Befehl für Befehl aus, schreiben jeden neuen Wert auf und streichen den alten durch. Beispiel: «setze Sterne auf 0», «wiederhole 3 mal: ändere Sterne um 2», «wenn Sterne grösser als 5, dann sage ‹Super!›».
Schleifen zählen: ein Klatsch- oder Tanzmuster als Programm, etwa «wiederhole 4 mal: klatschen, stampfen». Wer mitzählt, merkt, wann die Schleife fertig ist.
Binärzahlen mit Karten: Fünf Kinder halten Karten mit 1, 2, 4, 8 und 16 Punkten; jede Karte zeigt ihre Punkte oder ist umgedreht. So lassen sich alle Zahlen von 0 bis 31 darstellen, zum Beispiel 10 = 8 + 2. CS Unplugged hat dazu eine deutsche Lektion für 8- bis 10-Jährige (45 Minuten).

Gut zu wissen

Variablen nennt der Lehrplan 21 ausdrücklich erst im Zyklus 3 (MI.2.2.h). Im Zyklus 2 genügt das Bild vom beschrifteten Kästchen, in dem gerade ein Wert liegt.

Bezug zum Lehrplan 21

Die Übungen passen zur Kompetenz MI.2.2 – einfache Problemstellungen analysieren, mögliche Lösungsverfahren beschreiben und in Programmen umsetzen:

MI.2.2.a (Zyklus 1): formalen Anleitungen folgen, zum Beispiel Rezepten, Spielanleitungen oder Tanzchoreographien
MI.2.2.c (Zyklus 2): Abläufe mit Schleifen und Verzweigungen aus der Umwelt erkennen, beschreiben und strukturiert darstellen, etwa mit Flussdiagrammen
MI.2.2.d: einfache Abläufe mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern lesen und von Hand ausführen
MI.2.2.e: verstehen, dass ein Computer nur vordefinierte Anweisungen ausführen kann und ein Programm eine Abfolge solcher Anweisungen ist
Die Binärkarten passen zu MI.2.1 (Daten darstellen): Im Zyklus 2 lernen die Kinder dort analoge und digitale Darstellungen von Daten kennen.

Gut zu wissen

Danach liegt der Schritt ans Gerät nahe: Nach MI.2.2.f schreiben und testen die Kinder im Zyklus 2 eigene Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern, zum Beispiel mit Bausteinen in Scratch.

Material und Unterstützung

CS Unplugged: kostenlose Lehrmaterialien mit Karten, Bindfaden und Wachsstiften, unter freier Lizenz (CC BY-SA 4.0). Auf Deutsch gibt es unter anderem die Themen Binärzahlen, Kidbots und Sortiernetzwerke; einzelne Lektionen sind nur englisch.
PH St. Gallen: Robotik-Lernkisten zum Ausleihen in den Regionalen Didaktischen Zentren, dazu kostenlose Klassenbesuche zum Programmieren im RDZ Rorschach für Schulen aus SG, AR und GR.
Fragen Sie bei Ihrer Pädagogischen Hochschule oder Ihrem Medienzentrum nach Weiterbildungen und Ausleihmaterial in Ihrem Kanton.

Gut zu wissen

Unplugged ersetzt das Programmieren am Gerät nicht, sondern bereitet es vor: Die Kinder haben ein Bild im Kopf, was ein Befehl, eine Schleife und eine Bedingung ist, bevor sie am Bildschirm Bausteine zusammenstecken. Und wer selbst den Computer spielt, erlebt am eigenen Leib: Er denkt nicht mit, er macht nur, was dasteht.

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