Die vorliegende Unterrichtsreihe "Coden lernen mit dem Calliope mini" verbindet das  inhaltliche Themenspektrum rund um das SMART HOME mit Schritten des Coden Lernens. Ausgehend vom einfachen Befehl bis hin zum Einsatz von Lichtsensoren.

In dieser größer angelegten Konzeption nehmen auch die Themen Modellbau und Wohnen einen umfangreichen Platz ein, so dass die Unterrichtseinheit im schulinternen Curriculum gut mit den entsprechenden Kompetenzen im Lehrplan zu einem großen Projekt verknüpft werden können. Auch fachübergreifende Bezüge, z.B. zum Fach Kunst, sind hierbei gut möglich.

Optional kann man die vorliegende Unterrichtsreihe auch in minimierter Form nutzen und hierbei vornehmlich zum Coden Lernen im engeren Sinne verwenden. Hierzu bietet es sich gut an, sich auf einen einzigen inhaltlichen Aspekt des SMART HOME zu beschränken und an diesem die Codingschritte systematisch zu erlernen.

Die Autor*innen haben zum Beispiel in einer praktischen Erprobung gute Erfahrungen damit gemacht, dass die Schülerinnen und Schüler die Codingschritte  „Befehl → Sequenz → Schleifen → bedingte Anweisungen mit Sensoren“ lediglich am Beispiel eines großen Begrüßungsbildes, welches mit mehreren Calliope Mini bestückt ist, erlernen. Eine solche Unterrichtssequenz benötigt etwa  5-6 Doppelstunden und lässt sich somit als gesonderte Unterrichtseinheit gut in ein zweijähriges Curriculum für die Stufe 3/4 im Sachunterricht integrieren.

Die vorliegende umfangreiche Unterrichtseinheit "Coden lernen mit dem Calliope mini" soll also durchaus auch dazu einladen, bei ggf. gewünschter Reduzierung lediglich einzelne ausgesuchte Aspekte kreativ miteinander zu kombinieren und zu nutzen.

Einleitend werden in der 1. Unterrichtssequenz die Vorerfahrungen der Kinder zur Sache SMART HOME aufgegriffen.

In der 2. Unterrichtssequenz findet anschließend eine kurze Einführung zum Programmieren durch Vorstellen des Editors Open Roberta/NEPO als ein Grundwerkzeug zum Programmieren mit dem Calliope mini statt, einschließlich der Erklärung des EVA-Prinzips.

Auf die vorbereitenden Unterrichtseinheiten 1 und 2 folgen sechs Unterrichtseinheiten mit aufeinander aufbauenden Coding-Übungen mit jeweils zunehmend komplexeren Ausgestaltungsmöglichkeiten (Unterrichtssequenzen 3 - 8). Der Aufbau erfolgt nach einer “Methodik mit Zwischenstopps” (s.u.) und die Inhalte sind jeweils unterschiedlich thematisch in den Kontext eines Smart Home eingebunden. Die einzelnen Unterrichtseinheiten können je nach Lerngruppe eine oder mehrere Unterrichtsstunden in Anspruch nehmen.

Vorbemerkung

Das Coden-Lehren ist für Lehrkräfte, die in der Grundschule vielfach keine Vorerfahrungen mit dem Coden haben, ein sehr anspruchsvolles Vorhaben. Mit ähnlichen Herausforderungen werden die Kinder und Lehrenden bei problemhaltigen Aufgabenstellungen im Mathematikunterricht konfrontiert. Beim Coden Lernen gibt es allerdings besondere Herausforderungen, die über problemlösende Mathematikaufgaben hinausgehen, u.a. entstehen beim Coden (unvermeidbar) sogenannte Bugs. Das bedeutet, dass ein geschriebenes Programm fehlerhaft oder überhaupt nicht funktioniert. Hier kann es ohne entsprechende Programmier-Erfahrung äußerst schwierig und zeitaufwändig sein, den ursächlichen Fehler zu finden. Diese Fehlersuche kann den Fluss im praktischen Unterrichtsgeschehen und letztendlich die Motivation unerfahrener Lehrkräfte, sich des spannenden Themas Coden anzunehmen, zerstören. Hinzu kommt, dass die Kinder aufgrund ihrer Alltagserfahrung mit dem Programmieren oftmals Ideen für Codes entwickeln, an denen sich selbst erfahrene Informatiker*innen “die Zähne ausbeißen” würden und die sich nicht im Unterricht realisieren lassen. Auch braucht es seitens der Lehrkraft eine Kompetenz, zeitnah weiterführende Antworten geben zu können.

Aus diesem Grund wäre ein ausschließlich forschend-entdeckendes Vorgehen der Kinder nur dann zielführend, wenn die Lehrkraft über ein entsprechendes Fachwissen zum Programmieren, z.B. in Form eines Informatikstudiums, verfügt, damit sie die Schülerschaft begleitend beraten und diesen gewinnbringend zur Seite stehen kann.

Die gesamte Unterrichtsreihe ist daher aus einem Wechselspiel von jeweils kleinschrittiger Instruktion an definierten Haltepunkten (Zwischenstopps an Stoppmarken) und darauf aufbauend von Phasen forschend-entdeckendem, problemlösenden, kreativen, offenen Lernens gekennzeichnet

Insbesondere zu Beginn der Unterrichtssequenz “Coden lernen mit dem Calliope mini” geht die Lehrkraft per Instruktion mit Beamer oder Interactive-Board sehr kleinschrittig vor und die Lerngruppe vollzieht jeden einzelnen Schritt gemeinsam nach. Dieses “50er-Jahre-Didaktik-anmutende" Vorgehen schafft die notwendige Basis, um hierauf aufbauend die Schülerinnen und Schüler mit jeder Unterrichtseinheit zunehmend in sehr selbständiges und kreatives Arbeiten zu führen.

Es dauert in der Regel mehrere Sitzungen, bis die Schülerinnen und Schüler alle wichtigen Schritte automatisiert haben und hierauf aufbauend sehr selbständig in einem zufriedenstellenden Arbeitsfluss coden können.

Trotz der oben beschriebenen Hürden ist ausdrücklich erwünscht, dass sie sich die Kinder beim Coden kreativ ausprobieren und im Hinblick auf den Kreativen Dreiklang auch komplexere eigene Ideen entwickeln.

Um das Dilemma zwischen “Kontrolle behalten” und “möglichst kreativ sein” aufzulösen bietet sich eine Methodik mit Zwischenstopps an.

Das Coden Lernen erfolgt in der vorliegenden Unterrichtsreihe aufeinander aufbauend auf 5 Stoppmarken. Auf jeder dieser zunehmend komplexer werdenden Ebenen gibt es eine ebenfalls zunehmend wachsende Vielzahl an kreativen Variationsmöglichkeiten, die sich jedoch ausschließlich auf demselben Niveau befinden. So können Lehrkräfte gemeinsam mit ihren Kindern ihre Coding-Fertigkeiten Schritt für Schritt zunehmend komplexer ausbauen, ohne sich zu überfordern. Für die Unterrichtssequenz Smart Home ergeben sich sechs Stoppmarken.

Um den Lehrplan zu erfüllen, müssen diese nicht zwangsläufig von allen Kindern bis zum Ende durchlaufen werden, so dass man die dargestellte Unterrichtseinheit auch vor der Sequenz 8 beenden kann. Der Lehrplan NRW fordert lediglich “Die Schülerinnen und Schüler programmieren eine Sequenz”. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass die Kinder in den meisten Fällen ohne Probleme in der Lage sind, mindestens bis zur Stoppmarke 5 zu gehen.

Das Coden ist ein beständiges kreatives Wechselspiel aus inhaltlichem Bezug (im vorliegenden Fall im Kontext eines Smart Home), aus dem Code und aus dem realen oder modellhaften Einsatz des Calliope mini. Dabei findet jeweils zwischen zwei der Dimensionen ein systemisches Zusammenwirken statt - zwischen inhaltlicher “echter” Realität und Code, zwischen inhaltlicher, “echter” Realität und modellhafter Realität und zwischen modellhafter Realität und Code.

So kann z.B. die reale Situation, für ein Gesellschaftsspiel Zufallszahlen von 1- 6 zu generieren und darzustellen, mit einem passenden Code in Form einer Ziffernanzeige auf dem Calliope mini realisiert werden.

Bei kontextbedingten anderen Zufallszahlen hingegen, wie z.B. Lotto 6 aus 49 (ohne Wiederholung), wäre nicht nur der Code deutlich komplexer, sondern die Anzeige auf dem Calliope mini müsste wegen der 2-stelligen Zahlen in Form einer Laufschrift dargestellt werden.

In diesem kreativen Wechselspiel machen die Schülerinnen und Schüler vielfältige Erfahrungen und gewinnen tiefergehende Einsichten, wie z.B.

• Es gibt oft mehrere Möglichkeiten, eine inhaltliche Idee in einen Code zu übersetzen
• Nicht jede inhaltliche Idee lässt sich mit den vorhandenen Möglichkeiten in einen Code übertragen
• Das Fehlermachen und Ausprobieren gehört unbedingt mit dazu (Trial and Error)
• Der Simulator und der Calliope mini können durch fehlerhafte Programme nicht beschädigt werden
• Sinnloses “Daddeln” in unbekannten Zusammenhängen führt i.d.R. nicht zum Ziel und ist letztendlich reizlos
• Die Ideen kommen oft während des Handels
• Der Simulator verhilft einem dazu, ein Gefühl für die passende Zeitspannen und “elegante” Codes zu entwickeln
• Das Modell und der Calliope mini bilden die Wirklichkeit jeweils nur in Einzelaspekten ab
• ...

Mit dem AB “Planung” sollten die Kinder ihre Arbeitsschritte “im Kreativen Dreiklang” schriftlich planen lernen, bevor sie ihn umsetzen. Dies muss aus Motivationsgründen nicht zwangsläufig bei jeder Übung Pflicht sein, sollte aber mehrfach an geeigneter Stelle in die Unterrichtssequenz integriert werden. Aus diesem Grund ist das AB in jeder Sequenz als Download zu finden. Der Einsatz kann individuell entschieden werden.