Unterrichtssequenz
„Algorithmische Grundstrukturen mit einem Robotersystem“
im Informatikunterricht der Realschule
Überblick
In der Diskussion über die Kompetenzen, die Lernende allgemein bildender Schulen erwerben sollten, wird immer wieder ein gravierendes Defizit an Problemlösungskompetenz thematisiert. Schülerinnen und Schüler sind zu wenig in der Lage, ungewohnte Aufgabenstellungen zu verstehen, sich Lösungsstrategien zu überlegen und diese zu verfolgen. Die Behebung dieses Defizits ist ein überfachliches Anliegen, kein spezielles Problem eines bestimmten Unterrichtsfachs.
Die vorliegende Unterrichtsskizze zeigt eine Möglichkeit, Lernende mit einem Teilaspekt von Problemlösestrategien, dem Strukturieren von Handlungsabläufen, vertraut zu machen. Zu diesen Handlungsabläufen zählt man Kochrezepte ebenso wie Bedienungsanleitungen oder eben Programme für Roboter, um die es im Folgenden gehen wird.
Roboter sind Informatiksysteme, mit denen Problemlösekompetenzen im weitesten Sinn erworben werden können. Gegenüber reinen Softwareprodukten zeichnen sie die mechanisch-technischen Komponenten aus, die auf jugendliche Lernende attraktiv und motivierend wirken. Programmierbare Robotersysteme sind dazu geeignet, die Prozesskette Analysieren, Modellieren, Implementieren und Reflektieren handlungsorientiert durchzuführen, wobei sich dies zielgruppenspezifisch variieren lässt. Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I beispielsweise analysieren die gegebene Aufgabe, die ihr Roboter bewältigen soll, entwickeln und beschreiben Lösungen, zerlegen den geplanten Ablauf in elementare Schritte, stellen ihn in Diagrammform dar und generieren Programme aus Symbolen (Icons) einer grafischen Programmierumgebung. Anschließend testen sie, korrigieren Fehler und beurteilen ihre Produkte.
Zusätzlich gewinnen die Schülerinnen und Schüler bei der Arbeit mit den Robotern eine Reihe weiterer übergeordneter Kompetenzen. Dazu zählen die Fähigkeit zum Entwurf von Systemen, Komponenten und Prozessen, die vorgegebene Eigenschaften besitzen, die Fähigkeit zur effektiver Kooperation und Kommunikation im Team sowie die Fähigkeit, mit neuartigen Geräten und Softwareanwendungen umzugehen.
In Verbindung mit der Icon-basierten Programmiersprache der RIS-Programmierumgebung bzw. dem Nachfolger NXT Software ist das LEGO Mindstorms-System gut geeignet, die Vermittlung algorithmischer Grundstrukturen im Informatikunterricht zu unterstützen. Dieses Thema liegt dem nachfolgenden Unterrichtsentwurf zugrunde. Die Sequenz ist für Lernende der 8. bis 10. Jahrgangsstufe einer Realschule konzipiert.
