"Begrüßungsschild"
Intention
Im Eingangsbereich des Hauses zeigt ein “Begrüßungsboard” für die hereinkommende Person, einen Text, ein Bild, eine farblich variabel leuchtende LED oder spielt eine Begrüßungsmelodie. Die Schülerinnen und Schüler lernen, ihre ersten Codes in Form eines Befehls, bestehend aus einem der 4 Ausgabe-Aktoren (Aktionen), zu schreiben und zu variieren.
Lernausgangslage
Die Kenntnisse aus den Unterrichtssequenzen 1 und 2 bilden die Grundlage für die vorliegende Sequenz, mit der die Kinder nun die ersten Schritte des Coden Lernens gehen.
- Ein Smart Home besteht aus den 3 Komponenten “schön und bequem, sicher, sparsam”, (s. Film (Sequenz 1))
- Die Schülerinnen und Schüler haben über die Seite www.calliope.cc im Editor NEPO von open-roberta-lab ihren eigenen Account angelegt und ihrem ersten nun zu schreibendem Programm einen Namen gegeben (Sequenz 2)
- Sie haben einen ersten Ausblick erhalten auf das Coden mit dem Editor NEPO, gelernt, wie man geschriebene Programme simuliert und auf den Calliope mini überträgt. (Sequenz 2)
Im Unterrichtsgespräch wird an die Lebenswirklichkeit der Kinder angeknüpft, indem digitale und analoge Formen der Begrüßung auf Tafeln gesammelt werden.
- Es gibt Schülerinnen und Schüler, welche bereits digitale Begrüßungstafeln, z.B. an Geschäften, kennen.
- Andere Schülerinnen und Schüler haben bereits analoge Begrüßungsschilder gesehen, z.B. bei der Wiederkehr von einer Reise: “Willkommen zurück, liebe Oma!”
Inhalt der Sequenz
Aufbauend auf die Vorbereitungen in Sequenz 1 und Sequenz 2 startet nun das konkrete Lernen des Codens, zunächst mit sogenannten Befehlen an Aktoren (5x5 LED-Feld, RGB-LED und Lautsprecher).
1. Inhaltliche Einbindung an das Smart Home
- Das Begrüßungsschild gehört zum Aspekt “schön und bequem wohnen” eines Smart Home.
- Im Eingangsbereich des Hauses befindet sich ein Begrüßungsboard, das für die hereinkommende Person, einen Text, ein Bild, eine farblich variabel leuchtende LED anzeigt oder eine Begrüßungsmelodie abspielt. Auch Kombinationen daraus sind möglich. Mit dem Calliope mini lässt sich schrittweise eine individuelle Begrüßung programmieren.
2. Coding
- In dieser Unterrichtssequenz lernen die Schülerinnen und Schüler nach dem Öffnen ihres gespeicherten Codes die wichtigsten Ausgabemöglichkeiten des Calliope mini kennen:
- Schrift und Bilder auf dem 5*5 LED-Feld
- Tonfolgen bis hin zu einfachen Melodien
- Leuchten einer LED
- Gemeinsam wird ein erstes Programm erstellt, über das die Kinder schrittweise in die Programmierung des Calliope mini eingeführt werden (Verwendung der Open-Roberta-Programmierumgebung mit dem Editor und der Programmiersprache NEPO). Kreativ können die Schülerinnen und Schüler dann die Ausgabemöglichkeiten variieren.
Im NEPO-Editor werden die Aktoren mit folgenden Codes angesprochen:
| Aktion | → Zeige Text |
| Aktion | → Zeige Bild |
| Aktion | → Schalte LED an |
| Aktion | → Spiele ganze Note |
3. Modellgestaltung, Einsatz des Calliope mini
- Es wird ein phantasievoller Bilderrahmen gestaltet, hinter dem der Calliope mini, z.B. mit Hilfe von Krepp-Klebeband montiert wird. Für den Ausschnitt kann eine Schablone verwendet werden.
- Der Bilderrahmen ist, wie alle in dieser Unterrichtsreihe vorgestellten Modellbauvorschläge, als anregender Impuls gedacht und vornehmlich aus Tonkarton gefertigt, so dass der (Nach-)Bau den Schülerinnen und Schülern keine Probleme bereitet.
Der Code
So werden die funktionalen Codes in NEPO programmiert:
Erläuterungen zu den Codes
- Der Calliope mini besitzt unterschiedliche Aktoren, die sich direkt auf der Platine befinden und die mit einfachen Befehlen angesteuert werden können. Dies entspricht im Editor NEPO den vier Blöcken Text, Bild, LED und Noten.
- Im Aktionsblock Text kann man zwischen Laufschriften (Text) und einzeln erscheinenden Schriftzeichen (Zeichen) wählen.
- Der Editor bietet unter Bilder eine große Auswahl vorgefertigter Punktbilder. Es ist ebenso möglich, eigene Entwürfe auf dem 5x5-LED-Feld zu gestalten.
- Die RGB-LED lässt sich in einer Vielzahl von Farben programmieren. Im Anfängermodus braucht man die gezeigten Farben nur anzuklicken. Im Expertenmodus kann man feiner abgestufte Wunschfarben kreieren.
- Im Block Spiele Note ist eine mehrstufige Tonleiter und Abstufungen von ganzen Noten bis hin zu sechzehntel Noten zu finden, so dass man eigene Melodien programmieren kann.
Mögliche Vorgehensweisen
Einstieg
Exemplarisch für das Vorgehen in allen anderen Sequenzen wird Sequenz 3 im Folgenden ausführlich dargestellt. Es hat sich bewährt, zunächst die dargestellte Reihenfolge für die nächsten Unterrichtssequenzen zu übernehmen. Mit dem Fortschreiten der Unterrichtsreihe kann hier jedoch beliebig variiert werden und es können problemlos individuelle Schwerpunkte gesetzt werden.
- In einem Einstiegsgespräch wird an die letzte Unterrichtssequenz angeknüpft, indem die Schülerinnen und Schüler noch einmal zusammentragen, was das Besondere an einem Smart Home ist.
- Anschließend wird ein Modell eines Hauses gezeigt, in dem die beiden Kinder Calina und Jope wohnen und dazu der erste Teil der Rahmengeschichte vorgelesen, in der die beiden Protagonisten Calina und Jope in den inhaltlichen Zusammenhang einführen und in der die Aufgabe formuliert wird.
Ziele der Unterrichtssequenz 3:
Es folgt das Herausdeuten der Ziele aus der Geschichte und deren Präzisierung:
- Ein Begrüßungsschild coden, indem man Befehle programmiert und variiert. Das Hauptziel ist, die verschiedenen Befehle in der Kategorie der Editors Aktion ausführlich kennenzulernen und sich mit dieser noch recht einfachen Aufgabe mit dem Editor vertraut zu machen.
- Ein kleines Modell eines Begrüßungsschildes bauen, hinter dem der Calliope mini montiert wird.
Hinzu kommen zwei allgemeine grundlegende Ziele:
- seinen abgespeicherten Code wieder aufrufen, zwischenspeichern und ggf. neue Codes abspeichern
- einen Code auf den Calliope mini übertragen
Rahmengeschichte Sequenz 3
„Calina und Jope leben glücklich und zufrieden in ihrem Smart Home.
So nennt man ja ein intelligentes Haus, in dem viele Dinge von einem Computer gesteuert werden und vollautomatisch ablaufen. Dies dient nicht nur dazu, dass es sich in einem solchen Haus schön und bequem leben lässt, sondern auch, dass es sicher ist und einen niedrigen Energieverbrauch hat.
Calina und Jope programmieren den Computer für ihr Smart Home natürlich selbst. Die beiden lieben ihre Computerwerkstatt und verbringen dort sehr viel Zeit miteinander. Für ihr Smart Home haben sie ein schickes Begrüßungsschild gebaut, dieses habe ich euch mal mitgebracht (Foto 1 „Begrüßungsschild US 3). Da die beiden sich sehr gut leiden können, erfinden sie jeden Tag einen neuen kurzen Willkommensgruß füreinander, man sagt dazu „programmieren“. Das Programmieren nennen die Profis übrigens auch „Coden“. Mal zeigt das „Begrüßungsboard“ einen Text, mal ein Bild, eine farbliche verschieden leuchtende Lampe/LED. Manchmal spielt es auch eine Begrüßungsmelodie.
Und heute möchten wir selbst auch mal so einen Willkommensgruß programmieren. Euch fallen dazu bestimmt auch noch viele Möglichkeiten ein.“
Kategorien für die Erarbeitung (Sequenz 3 - 8)
Die Erarbeitungsphase lässt sich in 3 Kategorien gliedern, welche jeweils verschiedene Bausteine enthalten. Die Reihenfolge und Schwerpunktsetzung sollten zunehmend von Unterrichtsstunde zu Unterrichtsstunde wechseln, um den Ausgangspunkt der Planung zu variieren und somit das komplexe Verwoben Sein aller dem Coden innewohnenden Aspekte und Zugangsweisen zu verdeutlichen und handhabbar zu machen.
Erarbeitung 1 (Coden)
- Editor, Account und ggf. begonnenen Code öffnen
- Code(s) aus der aktuellen Unterrichtseinheit nachprogrammieren
- Code(s) kreativ variieren / erfinden (ggf. inklusive Planungsskizze)
- Code(s) fertigprogrammieren → Code auf Calliope mini übertragen
Erarbeitung 2 (Modellbau)
- Das Modell gestalten → mit Calliope mini verbinden → die Smart Home-Szene erproben
Erarbeitung 3 (Planung und Theorie)
- Theoriearbeit: Planungsskizzen, Offline-Coden, Reflexionen und Erfahrungsaustausch, schriftliche Erfahrungsberichte , Modellskizzen, Lernarbeitsblätter (z.B. zu Fachbegriffen),…
Erarbeitung 1 (Coden)
Für Sequenz 3 wird das vorgehen einmal ausführlich beschrieben. In den folgenden Sequenzen erfolgt nur eine kurze Skizzierung.
1a: Editor, Account und (ggf. begonnenen) Code öffnen
Nachdem die Schülerinnen und Schüler ihre spontanen Vorschläge für Inhalte eines Begrüßungsboards genannt haben, wird ihnen das Board von Calina und Jope gezeigt, zuerst als Foto oder Modell, anschließend das entsprechende Programm. Dazu öffnet die Lehrperson den Editor NEPO und ruft das entsprechende gespeicherte Programm auf. Den Schülerinnen und Schülern wird es dazu per digitaler Präsentation gezeigt. Es hat sich bewährt, dass die Lehrperson hierfür ein eigenes gespeichertes Programm verwendet, welches sie nach Belieben zu Demonstrations- und Lehrzwecken aufrufen und verändern kann.
Beispielhaft wird in den folgenden Unterrichtssequenzen auch immer ein Schülerprogramm aufgerufen und mit den Schülerinnen und Schülern besprochen.
1b: Code(s) aus der aktuellen Unterrichtseinheit nachprogrammieren
Bestandteil einer jeden Unterrichtssequenz ist das gemeinsame Analysieren des jeweils neuen Codes. Die zu besprechenden Aspekte sind insbesondere folgende (in US 3 – US 8 einheitlich):
- Welche Komponenten, Befehle, Blöcke sind bereits bekannt?
- Welche Komponenten, Befehle, Blöcke sind neu?
- Was ist Besonderes zu beachten? Was funktioniert gut? Was ist nicht möglich?
- Welches sind die möglichen Varianten?
- Neue Begriffe aus der Fachsprache
- Fragen, Schwierigkeiten, bisherige Erfahrungen,...
Es hat sich bewährt, den Schülerinnen und Schülern per digitaler Präsentation durch kontrastierende Beispiele zu zeigen, wie sich einzelne Entscheidungen auf das Funktionieren des Codes auswirken und diese gemeinsam zu besprechen. Diese Phase ist gekennzeichnet durch forschend-entdeckendes Lernen gemeinsam in der Lerngruppe. So kann man z.B. in der vorliegenden Unterrichtssequenz Texte (Laufschrift), Zeichen (punktuelle Nacheinander-Darstellung von Buchstaben und Zahlen) und Bildern (stehende Darstellung von Punktbildern) miteinander vergleichen. Alle drei Darstellungsformen werden zwar auf dem 5x5 LED-Bildschirm sichtbar, unterscheiden sich dennoch deutlich.
Das gemeinsame Gespräch über das Coden und einzelne Codes ist ein essenzieller Baustein des Lernprozesses. Es geht immer darum, einerseits ausführlich über die genauen Regeln und den Aufbau eines Codes und dessen Bestandteile zu sprechen und andererseits den jeweiligen Zusammenhang zum gewünschten Inhalt herzustellen.
1c: Code(s) kreativ variieren / erfinden (ggf. inklusive Planungsskizze)
Jeder Code ist unmittelbar mit der inhaltlichen Intention und mit der Aktion auf dem Calliope mini und dessen realem oder modellhaftem Einsatz verknüpft. Mögliche Fragestellungen sind hierbei z.B (in US 3 – US 8 ähnlich):
- Wie spiegelt sich die Geschichte im Code?
- Womit möchte ich jemanden begrüßen? (Ton, Text, Bild, Licht)
- Welche Darstellung verursacht welche Gefühle bei Betrachter*innen? Worüber freut sie/er sich wohl am meisten?
- Wie lang soll die Begrüßung werden?
- Wie gestalte ich das Modell des Begrüßungsschildes?
- Wie integriere ich den Calliope mini in mein Modell?
1d: Code(s) fertigprogrammieren → Code auf Calliope mini übertragen
Eine Möglichkeit Form in der Erarbeitung ist, dass die Schülerinnen und Schüler ihren in der letzten Unterrichtsstunde begonnenen Code weitercoden und ihn sowohl zwischendurch und nach endgültiger Fertigstellung auf den Calliope mini übertragen.
Erarbeitung 2 (Modellbau)
Die Schülerinnen und Schüler gestalten ihr Modell(-haus) bzw. Ihr Modell von einem Begrüßungsschild. Anschließend integrieren sie ihren Calliope mini in ihre Begrüßungsschild und erproben ihre eigene Smarthome-Szene.
Impulsfragen:
- Wie gestalte ich das Modell des Begrüßungsschildes?
- Wie integriere ich den Calliope mini in mein Modell?
Erarbeitung 3 (Planung und Theorie)
In dieser Form der Erarbeitung setzen sich die Kinder ganz ohne Computer theoretisch mit dem Thema Coden auseinander: Sie können z.B. Planungsskizzen erstellen, Offline-Coden-Übungen absolvieren, Reflexionen von der Gruppe vornehmen und Erfahrungen austauschen oder einen Erfahrungsbericht schreiben. Sie können auch Modellvorlagen für Ihre Modellbauarbeit skizzieren oder Lernarbeitsblätter, z.B. zu Fachbegriffen, bearbeiten.
Abschluss (Zwischenreflexion)
Die folgenden drei Punkte sollten in allen Sequenzen (3 - 8) mit den Kindern reflektiert werden.
Präsentationen
- Die Zwischenreflexionen und das Abschlussgespräch beinhalten ebenfalls die o.g. Fragestellungen. Hinzu kommen ausführlichere Präsentationen des Codes, einschließlich des konkreten Einsatzes des Calliope mini im Modell, hier im gebauten Begrüßungsschild.
Austausch
- Austauschgespräche, inklusive Erfahrungen, Schwierigkeiten und Tipps, Fragen (s.u.), sowie im Abschlussgespräch der Ausblick auf die nächste Unterrichtssequenz, hier auf das Aneinanderfügen von Befehlen zu Sequenzen, einschließlich Wartebefehl.
Ausblick
- Blick auf die nächste Unterrichtssequenz
Schüleräußerungen aus der Erprobung
- Die Kinder sind von ihrer meist erstmaligen Erfahrung, einen Code auf einem richtig technischen Gerät zu schreiben, selbst überrascht: “Das ist ja viel einfacher, als ich dachte”, “Das macht ja richtig Spaß”,…
- Sie haben vielfach erste allgemeine Erkenntnisse zu geschriebenen Computerprogrammen, deren Nutzung sie schon lange kennen. “Ach sooo funktioniert ein Taschenrechner” (Heureka!)
- Sie fragen schnell nach höheren Niveaustufen: “Kann man auch ganze Melodien programmieren?” (Sequenzen) “Wie kann ich die Taster einsetzen?”,…(Sensoren), “Mein Code wird aber ganz schön lang” (Schleifen)
- Kinder entdecken insbesondere sehr schnell von selbst, dass man Befehle zu Sequenzen aneinanderhängen kann, probieren dies (unerlaubt) aus und stellen die dazugehörigen Fragen, z.B. “Warum sehe ich nur das erste von 3 programmierten Bilder?” Hier hilft der Verweis auf die nächste Unterrichtseinheit, in der z.B. die wichtigen Wartebefehle eingeführt werden.
Tipps und Stolpersteine aus der Erprobung
Stolpersteine
- Technische Probleme, wie z.B. schwache Internetverbindung oder zeitweise Funktionsstörungen gehören zum Coden Lernen ebenso dazu wie versehentliche Fehlbedienung durch die Schülerinnen und Schüler, sei es durch Ungeschicklichkeit oder überhastetes Vorgehen.
- Vielfach bedienen die Kinder Icons auf dem Editor, die sie noch nicht kennen, und finden ggf. nicht den Weg zurück. So kann es z.B. passieren, dass versehentlich der Expertenmodus eingeschaltet wird, der deutlich mehr Codingblöcke anbietet als der Normal-Modus und daher die Schülerinnen und Schüler überfordern kann.
- Die Schülerinnen und Schüler machen i.d.R. im Laufe des Codens mindestens einmal die schmerzliche Erfahrung, dass die Internetverbindung wegbricht und sie vergessen haben, während des Codens zwischenzuspeichern.
Tipps
- Es ist auch hier, wie in jeder Stunde mit neuen fehleranfälligen Inhalten, wichtig, in den Instruktionsphasen die kleinschrittige Vorgehensweise konsequent einzuhalten und immer jeweils mit dem nächsten Schritt zu warten, bis das letzte Kind diesen erfolgreich vollzogen hat.
- Die Kinder werden hierauf aufbauend in den Kreativphasen dann ausdrücklich dazu ermutigt, innerhalb der definierten Niveaustufe alles auszuprobieren, was möglich ist.
- Die Schülerinnen und Schüler werden auf häufig auftretende Fehler (anlassbezogen immer mal) wieder deutlich hingewiesen: Zwischenspeichern wird vergessen; der Expertenmodus wird eingeschaltet; die Ansicht wird so stark vergrößert, dass der Startblock verschwunden ist; der Simulator wird beim Ausprobieren eines veränderten Codes nicht aus- und erneut eingeschaltet.
Material aus der Erprobung
- Alle Unterrichtssequenzen (Sequenz 3 - 8) werden mit demselben Material ausgestattet. Dieses besteht aus den untenstehenden Komponenten.
- Mit den Modellbaumaterialien können die Schülerinnen und Schüler alle Modelle gestalterisch umsetzen und auf dem vorgegebenen Grundriss platzieren.
- Die Modellbaumaterialien können je nach Einbindung in andere Bereiche und Schwerpunkte des Sachunterrichts erweitert werden. (z.B. Kompetenz: Umgang mit Werkzeugen → Modelle aus Sperrholz bauen.)
- Das Plakat mit dem Wortspeicher wächst sukzessive mit jeder Unterrichtseinheit. Ebenso werden die Modellbauarbeiten der Kinder mit jeder Unterrichtseinheit zunehmend fertiggestellt.
Lehrperson
- PC/Notebook/Tablet, Beamer, Leinwand (oder Interaktive-Board)
- mehrere Calliope mini (mit unterschiedlichen aufgespielten Programmen zur Demonstration)
Schülerinnen und Schüler
- 1 Calliope mini pro 2 Kinder
- PC oder Tablet
- zu öffnen: www.calliope.cc, Editor open Roberta (NEPO), eigener Account, eigenes Programm
- Plakate und Modelle
- Modellbaumaterial
- Modelle (Arbeitsergebnisse der Schülerinnen und Schüler (sukzessive Fertigstellung)
- Schülerarbeitsblatt (für die laufende UE)
Angestrebtes Unterrichtsergebnis
- Zunehmend selbständiges Öffnen des Editors und Abspeichern eines eigenen Codes
- Erste vielfältige eigene Codes schreiben, jeweils bestehend aus 4 Ausgabe-Aktoren (Aktionen), unter dem inhaltlichen Aspekt eines Begrüßungsschildes
- Modellhafte Nutzung des Calliope mini und entsprechendes Ausbauen des Modellhauses