Band 8 der Reihe Lernen, Lehren und Forschen mit digitalen Medien in der Primarstufe
Münster: WTM-Verlag 2022
Ca. 175 Seiten, DIN A5
978-3-95987-211-9 Print 29,90 €
978-3-95987-212-6 E-Book 27,90
https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0
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Abstract
Neben der Nutzung digitaler Medien für das (fachliche) Lernen und Lehren in der Grundschule wird in letzter Zeit die Notwendigkeit einer frühzeitigen informatisch-algorithmischen Grundbildung hervorgehoben. Dabei geht es in der Primarstufe darum, originäre Inhalte der Informatik auf eine Art und Weise zu vermitteln, die an die speziellen Bedürfnisse der Schülerinnen und Schüler angepasst ist und sie mit den spezifischen Denk- und Arbeitsweisen des Computational Thinking vertraut macht.
Da Informatik in der Grundschule nicht als eigenes Fach verankert ist, kommt der Verknüpfung dieser Inhalte mit anderen Fachinhalten eine besondere Rolle zu. Gerade der Mathematikunterricht eignet sich mit Ansätzen und Fragestellungen, in denen Aspekte wie Sequenzen, Wiederholungen und Kontrollstrukturen in den Regelunterricht integriert werden. Eine besondere Rolle spielt dabei die Nutzung von enaktiven oder virtuell-enaktiven Arbeitsmitteln in Form von (Lern-)Robotern oder Apps.
In diesem Band aus der Reihe Lernen, Lehren und Forschen mit digitalen Medien fokussieren acht Beiträge diesen Einsatz von digitalen Medien und Artefakten im Kontext der informatisch-algorithmischen Grundbildung. Dabei berichten die Autorinnen und Autoren aus Wissenschaft und Praxis sowohl über konkrete Unterrichtsvorschläge als auch über theoriebasierte Zugänge zu diesem immer wichtiger werdenden Aspekt der Bildung in einer digitalen Welt.
BEITRÄGE
Verfasser*innen: Peter Ludes-Adamy & Marcus Schütte
Titel des Beitrags: Immer der Reihe nach – Algorithmen in mathematisch-informatischen Lernumgebungen für den Primarbereich
Erste Seite: 3
Letzte Seite: 21
Abstract
Kinder in der Grundschule lernen Algorithmen meist nicht explizit als solche kennen, sondern wenden zunächst erstmal Verfahren mit bestimmten geordneten Arbeitsschritten an. In einer Pilotstudie und zwei weiteren Erhebungswellen haben Schülerinnen und Schüler Lernumgebungen zu mathematisch-informatischen Inhalten, auch zum Thema Algorithmus, bearbeitet. Der Beitrag stellt Teilergebnisse vor und geht der Frage nach, inwiefern Kinder Algorithmen in dem ihnen bekannten Feld der Mathematik identifizieren und beschreiben können. In diesem Zusammenhang werden die gemeinsam hervorgebrachten Rahmungen der Schülerinnen und Schüler der Primarstufe vom Konzept des Algorithmus rekonstruiert.
Children in primary school do not learn about algorithms explicitly but use organized procedures. In the context of the dissertation of Peter Ludes-Adamy, primary school children participated in a project where they worked on learning environments containing mathematics and computer science tasks, including algorithms. The article aims to provide insight into this qualitative study and tries to answer the question, how children can identify and describe algorithms in the known field of mathematics. In this regard, primary school children’s collectively constructed framings of the concept of algorithms will be reconstructed.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.01
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Verfasser*innen: Timo Münzing
Titel des Beitrags: Förderung von Problemlösekompetenz durch Computational Thinking in den Klassen 3-6 – Theoretische Zusammenhänge und eine beispielhafte Umsetzung durch Programmiertätigkeiten an Robotern
Erste Seite: 23
Letzte Seite: 36
Abstract
Die Entwicklung der Problemlösekompetenz von Lernenden ist eine wichtige Aufgabe, um diese auf zukünftige und vor Allem noch unbekannte Aufgaben vorzubereiten. Durch die großen Ähnlichkeiten aktueller Problemlösetheorien zum Konzept des Computational Thinking liegt eine Korrelation nahe. Im Folgenden wird dieser Zusammenhang in der Theorie herausgearbeitet und gezeigt, wie mit Hilfe der Artifact-Centric Activity Theory eine Beispielunterrichtseinheit entwickelt wird, die das Erlernen von Computational Thinking und Problemlösen fördert.
The development of learners‘ problem-solving competence is an important task in order to prepare them for future and, above all, still unknown tasks. Due to the great similarities of current problem-solving theories to the concept of computational thinking, a correlation is obvious. In the following, this connection is elaborated in theory, and it is shown how, with the help of Artifact-Centric Activity Theory, an example lesson is developed that promotes the learning of computational thinking and problem solving.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.02
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Verfasser*innen: Frederik Dilling & Amelie Vogler
Titel des Beitrags: Computer-Aided-Design durch Blockprogrammierung – Ein Lernsetting mit Potenzial zur Förderung und Vernetzung algorithmischen und räumlichen Denkens
Erste Seite: 37
Letzte Seite: 62
Abstract
Die Förderung algorithmischen Denkens als Teil der informatischen Grundbildung gilt als ein bedeutendes Ziel des Unterrichts der Grundschule. Im Fach Mathematik bietet die Blockprogrammierung von 3D-Modellen in Computer-Aided-Design-Umgebungen vielfältige Möglichkeiten, sich mit mathematischen bzw. mathematikhaltigen Algorithmen zu beschäftigen. In diesem Beitrag wird mit einem Fallstudienansatz der Lernprozess eines Schülers in einer solchen Lernumgebung mit Bezug auf das algorithmische Denken, das räumliche Denken und die Verwendung mathematischen (Vor-)Wissens untersucht.
The development of algorithmic thinking as part of computational thinking is considered an important goal of elementary school teaching. In the subject of mathematics, block-based coding of 3D models in computer-aided design environments offers a variety of opportunities to deal with mathematical or mathematics-related algorithms. In this paper, a case study approach is used to investigate the learning process of a student in such a learning environment with respect to algorithmic thinking, spatial thinking and the use of (prior) mathematical knowledge.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.03
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Verfasser*innen: Heike Hagelgans & Kristina Anna Binder
Titel des Beitrags: „Mars an Erde: Ingenuity fliegt über den Mars“ – Ein Scratch-Projekt in der Primarstufe zur Marsmission 2020
Erste Seite: 63
Letzte Seite: 81
Abstract
Das Lernen mit und über digitale Medien ist aktuell ein bestimmendes Thema in der Gestaltung von Lernumgebungen im Mathematikunterricht der Primarstufe. Im Lernen über digitale Medien ist die Thematisierung der Funktionsweise von Computern mittels Algorithmen und Programmen ein zentrales Thema. Im vorliegenden Beitrag wird ein Unterrichtsentwicklungsprojekt vorgestellt, dass sich anhand der aktuellen Marsmission 2020 der NASA damit beschäftigt, wie Kinder mithilfe der Programmiersprache Scratch Grundkenntnisse zum Programmieren erwerben können. Es zeigt sich, dass die Kinder sehr schnell grundlegende Kenntnisse und fundierte Kompetenzen zum Programmieren im spezifischen Projektbezug erwerben können.
Learning with and via digital media is currently a defining topic, which is also important for the design of mathematics lessons at the primary level. In learning about digital media, the focus is on how computers work using algorithms and programs. This article presents a lesson development project that uses NASA’s Mars Mission 2020 as an example to show how children can acquire basic programming skills with the help of the Scratch programming language. It is shown that the children can very quickly acquire basic knowledge and well-founded competencies for programming in the specific project context.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.04
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Verfasser*innen: Christine Bescherer & Andreas Fest
Titel des Beitrags: Programmieren und mathematische Entdeckungen – Die Rolle von Robotern im Mathematikunterricht
Erste Seite: 83
Letzte Seite: 102
Abstract
In Lernumgebungen zum entdeckenden Mathematiklernen spielen die Werkzeuge, anhand derer die Untersuchungen durchgeführt werden, eine sehr wichtige Rolle. Eine mögliche Werkzeuggruppe für Entdeckungen in verschiedenen Kontexten der Arithmetik und der Geometrie sind altersgerechte Programmierumgebungen wie z. B. Scratch oder die Nutzung von Bildungs- bzw. Lern-Robotern wie Bee Bots, mBots, Lego Mindstorms und anderen.
Direkt steuerbare Roboter können in verschiedenen Szenarien eingesetzt werden: In der „Unplugged-Phase“ können sie beim Einstieg in das Programmieren beim Aufbau erster Vorstellungen zu den notwendigen Bewegungsschritten und einem passenden Programmcode unterstützen. Weiter lassen sich die Roboter auch bei arithmetischen Entdeckungen im Hunderterfeld nutzen.
The available tools in learning environments for inquiry-based learning of mathematics play a very important role. An interesting category constitute coding environments for children like Scratch or educational robots like Bee Bots, mBots, Lego Mindstorms and others are appropriate tools to explore topics in arithmetic or geometry.
Directly controllable robots can be used in different scenarios: In an unplugged phase with programming beginners, they can support the mental models needed for the movements and the control codes. Further, these robots can support arithmetical explorations in the hundreds chart.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.05
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Verfasser*innen: Raphael Fehrmann, Andrea Tiedke & Horst Zeinz
Titel des Beitrags: Maker Education im Mathematikunterricht der Grundschule – Wie durch die Verwendung des Lernroboters Ozobot am Ansatz des Computational Thinking prozessbezogene Kompetenzen gefördert werden können
Erste Seite: 103
Letzte Seite: 125
Abstract
Im Beitrag wird dargestellt, wie Algorithmen im Kontext der Maker Education im Mathematikunterricht der Grundschule anschaulich erfahren und gestaltet werden können. Dadurch soll bei Schülerinnen und Schülern einerseits ein grundlegendes Verständnis für algorithmische Prozesse und Wirkungsweisen als Facette digitaler Kompetenz aufgebaut und andererseits die Strukturen von Algorithmen für Handlungsweisen des Lehrens und Lernens im Mathematikunterricht nutzbar gemacht werden. Am Beispiel Computational Thinking wird illustriert, wie algorithmisch orientiertes Problemlösen und Modellieren möglich wird, bevor dann Beispiele für die Gestaltung von Lernumgebungen zum Umgang mit Algorithmen im Mathematikunterricht der Grundschule unter Rückgriff auf den Lernroboter Ozobot diskutiert werden.
The article discusses how algorithms can be vividly experienced and shaped in the context of Maker Education in elementary school mathematics classes. This provides students with a basic understanding of algorithmic processes and modes of action as a facet of digital competence and, furthermore, makes the structures of algorithms for teaching and learning in mathematics usable. The example of Computational Thinking illustrates how algorithmically oriented problem solving and modeling becomes possible. Then, we discuss examples of how to design learning environments for dealing with algorithms in elementary school math classes using the learning robot Ozobot.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.06
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Verfasser*innen: Ulrich Schwätzer
Titel des Beitrags: ProMaPrim: Konstruierendes Programmieren in der Grundschule
Erste Seite: 127
Letzte Seite: 147
Abstract
Nach einer Vorstellung des Projektes ProMaPrim (Programmieren im Mathematikunterricht der Primarstufe) und seiner didaktischen Grundpositionen wird an einer Episode verdeutlicht, dass Kinder im Grundschulalter durchaus in der Lage sind, in einem mathematischen Kontext selbst konstruierend, programmierend zuvor ‚unplugged‘ erarbeitete, mathematisch-algorithmische Strukturen in die digitale Programmierumgebung Scratch zu übertragen, zu optimieren und an der mathematischen Ausgangsstruktur zu reflektieren.
After a presentation of the ProMaPrim project (Programming in Mathematics education at Primary school) and its didactic positions, an episode shows that children of primary school age are quite capable of constructivist programming in a mathematical context. They can transfer previously ‘unplugged’ acquired mathematic-algorithmic structures into the digital programming environment Scratch, optimizing them and reflecting on them based on the mathematical structure.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.07
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Verfasser*innen: Silke Ladel
Titel des Beitrags: Zur Integration algorithmischen Denkens in den Mathematikunterricht der Grundschule
Erste Seite: 149
Letzte Seite: 166
Abstract
Algorithmisches Denken ist eine Kompetenz, die heutzutage von enormer Bedeutung ist. Sie wird nicht nur von Erwachsenen in vielen Berufen benötigt, sondern auch und bereits von jungen Kindern. Obwohl die Entwicklung der Digitalisierung verstärkt den Fokus auf dieses Thema lenkt und legt, ist algorithmisches Denken nicht neu, sondern ein bewährtes Konzept zur Lösung von Problemen. Ziel dieses Artikels ist es aufzuzeigen, wie algorithmisches Denken in den alltäglichen Mathematikunterricht integriert werden kann. Am Beispiel des Blue-Bots wird anhand der Artifact-Centric Activity Theory die Analyse der verschiedenen Aspekte des Activity Systems sowie die Gestaltung sinnvoller Lern- und Lehrsituationen beschrieben.
Algorithmic Thinking is of major importance in today’s life. This is not only true for adults in their work life, but also for young children. While the development of digital technology increased the focus on this topic, it is not new, but a proven concept for problem solving. The goal of this article is to show how algorithmic thinking can be integrated into everyday mathematics teaching. Using the blue-bot as an example the analysis of various aspects of activity systems and the design of meaningful teaching and learning activities will be demonstrated within the framework of Artifact-Centric Activity Theory.
DOI: https://doi.org/10.37626/GA9783959872126.0.08