Einsatz von LEGO: Erste Schritte programmieren für SchülerInnen

Kurzzusammenfassung:

Bei diesem Lehr-Lern-Arrangement wurden LEGO MINDSTORMS Roboter eingesetzt, um SchülerInnen einen Einblick in die Programmierung zu geben, um ihnen informatiknahe Studiengänge vorzustellen. Die Roboter bestehen aus einem EV3-Controller (Brick) und können mit Motoren und Sensoren ausgestattet werden, welche über diesen Controller gesteuert werden. Um dem Roboter eine Form zu geben (z.B. Karosserie) stehen statische LEGO-Teile zur Verfügung. Die SchülerInnen lernen in einem 1-Tages-Workhshop die Grundlagen der Programmierung anhand von LEGO MINDSTORMS kennen mit der beigefügten visuellen Programmiersprache für diese Roboter. Einerseits wird ein roter Faden von den Lehrpersonen vorgegeben, wodurch sie die Möglichkeiten mit dem Roboter erlernen. Andererseits sind die SchülerInnen sehr frei in der Bearbeitung der Aufgaben und haben gegen Ende der Veranstaltung einige Zeit, um ihrer Kreativität freien Lauf zu lassen.


Übersicht

Ziele:

  • Die SchülerInnen machen erste Erfahrungen mit Programmierung.
  • Die SchülerInnen erkennen, dass Schulmathematik Anwendung in der Praxis findet.

Didaktische Funktion(en):

  • Informationsaneignung
  • Transfer & Anwendung

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Diese Form des Spiels kann den sogenannten Serious Games zugeordnet werden. Darunter werden Spiele verstanden, welche neben dem Unterhaltungswert einen übergeordneten Zweck erfüllen (vgl. Bartel 2019, S.17ff.). Der Einsatz von LEGO® als eine Form des Serious Game wird neben dem Schulkontext auch in der Hochschullehre diskutiert und untersucht und es existieren zahlreiche Anregungen dazu (siehe z.B. LEGO® in Higher Education). Aus pädagogischer Perspektive geht es bei diesem Lehr-Lern-Arrangement darum, spielerisch und in der Komplexität maximal reduziert SchülerInnen ein erstes eigenes Handeln mit Konzepten der Informatik zu ermöglichen. Das bedeutet, dass die Teilnehmenden in kürzester Zeit sowohl eine eigene Hardware (Lego Roboter selbst bauen) als auch Software (ein kleines Programm selbst schreiben) hierfür selbst in einem kreativen Prozess gestalten können und somit komplexe Themen stark vereinfacht kennenlernen und motiviert werden sich mit informatiknahen Themen weiter zu beschäftigen.

Sozialform(en):

Einzelarbeit, Partnerarbeit, Kleingruppenarbeit (3-5)

Anzahl der Lernenden:

4 bis 20 Personen


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Lehrpersonen müssen Kindern abstrakte Konzepte verständlich vermitteln können. Lehrpersonen brauchen gute Kenntnisse zur Programmierung von LEGO MINDSTORMS Robotern.

Ausstattung & Medien:

Großer Raum mit genug freier Bodenfläche für die Roboter, Tablets, LEGO MINDSTORMS Roboter, PC, 1 Beamer


Ablauf

Beispiele oder Materialien:

Beispielaufgabe: Programmierung eines Parkroboters:

Stellt zwei Stühle auf, wobei der eine um 90° zum anderen gedreht ist und links
vorne vor dem anderen steht. Die zwei Stühle sollen als Garage für den Roboter
dienen. Erstellt dann ein Programm, das dafür sorgt, dass der Roboter von einer
Garage in die andere fährt, anhält, rückwärts ausparkt und wieder in die
Ursprungsgarage fährt.
Beispiele für gebaute Roboter

Hinweise zur Vorbereitung:

Erstellung von Präsentationsunterlagen und Übungen, die sinnvoll aufeinander aufbauen, um den SchülerInnen die Konzepte der Programmierung von LEGO MINDSTORMS Robotern beizubringen. Die LEGO MINDSTORMS Roboter müssen in ihrer Basisform zusammengebaut werden und das LEGO MINDSTORMS Entwicklungsprogramm muss auf allen Schülergeräten vorinstalliert sein. Verpflegung bereitstellen.

Hinweise zur Nachbereitung:

Aufräumarbeiten

Hinweise zur Dauer: Ein ganzer Tag.


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Hat die Chance unentdeckte Interessen für die Softwareentwicklung zu wecken, „Programmierung zum Anfassen“.

Grenzen und Schwächen:

Sehr zeitaufwändig. Es werden viele Geräte und LEGO Hardware benötigt. Es werden mehrere Betreuer für einen ganzen Tag beansprucht.

Sonstige Hinweise:

Das Lehr-Lern-Arrangement wurde i.d.R. mit Schülergruppen um die 20 SchülerInnen durchgeführt, wobei diese in Partnerarbeit arbeiteten und dabei von 4-5 Personen betreut wurden.


Literatur und weiterführende Hinweise
  • Bartel, Alexander (2019): Konzeption und Entwicklung eines DSM-basierten Gamification Authoring Systems zur Unterstützung hochschulischer Lehre. Dissertation. Universität Regensburg.
  • Bartel, Alexander; Figas, Paula; Hagel, Georg (2014): Mobile Game-Based Learning in University Education. In: Feller, Sebastian; Yengin, Ilker (Hrsg.): Educating in Dialog: Constructing meaning and building knowledge with dialogic technology, Benjamins Publishing Company, S. 159–180.

Spielerisches Lernen mit Visual Novels

Kurzzusammenfassung:

Um Studierenden Lehrinhalte spielerisch zu vermitteln, gibt es unterschiedliche Herangehensweisen und Methoden. Eine Möglichkeit stellen sogenannte Visual Novels dar. Diese textbasierten Videospiele ermöglichen Studierenden einen leichteren Einstieg in komplexe Themenbereiche. Visual Novels können neue Lehrinhalte vermitteln oder bereits besprochene auf spielerische und interaktive Weise wiederholen.


Übersicht

Ziele:

  • Studierende werden auf spielerische und interaktive Weise an Lehrinhalte herangeführt.
  • Aktivierung der Studierenden durch Interaktionen mit der Visual Novel.
  • Leichtere Zugänge zu komplexen Themen für Studierende schaffen.

Didaktische Funktion(en):

  • Einstieg & Aktivierung
  • Informationsaneignung
  • Wiederholung & Festigung
  • Transfer & Anwendung

Hintergrund / didaktisch-methodische Einordnung:

Visual Novels sind textbasierte Computerspiele, die Interaktionen von ihren Spielern erfordern (vgl. Gensheimer, Huber & Hagel 2020). Diese Form des Spiels kann den sogenannten Serious Games zugeordnet werden. Darunter werden Spiele verstanden, welche neben dem Unterhaltungswert einen übergeordneten Zweck erfüllen (vgl. Bartel 2019, S.17ff.). Aus pädagogischer Perspektive geht es bei diesem Lehr-Lern-Arrangement auch darum, die Motivation der Studierenden zu erhöhen und Abwechslung zu schaffen.

Sozialform(en):

Einzelarbeit

Anzahl der Lernenden:

ab 1 Person


Voraussetzungen und Ressourcen

Voraussetzungen:

Lehrperson(en) oder Entwickler(innen) der Visual Novel benötigen Programmierkenntnisse und die Möglichkeit, Szenen und Figuren mit einem Tablet (o. Ä.) zu zeichnen.
Lernende benötigen einen PC mit gängigem Betriebssystem (Windows, MacOS, Linux).

Ausstattung & Medien:

Seminarraum je nach Anzahl der Lernenden, PC


Ablauf

Hinweise zur Vorbereitung:

Konzeption von geeigneten Fragen zu entsprechenden Lehrinhalten.
Szenen, Charaktere und eine kleine Story müssen entwickelt werden. Diese kann anschließend implementiert und den Studierenden bereitgestellt werden.

Hinweise zur Nachbereitung:

Eine anschließende Besprechung zur Klärung weiterführender Fragen ist für Studierende hilfreich.

Hinweise zur Dauer: Insgesamt ca. 35 Minuten (ohne Entwicklungs- und Vorbereitungszeit der Visual Novel)


Kritische Einordnung

Vorteile und Stärken:

Sehr gut geeignet für Anfänger(innen). Studierende werden durch Interaktionen aktiviert und müssen sich mit den Lehrinhalten auseinandersetzen. Spielerische Einführung auch für komplexe Themen.

Grenzen und Schwächen:

Entwicklung der Visual Novel nimmt Zeit in Anspruch.

Sonstige Hinweise:

Das hier beschriebene Lehr-Lern-Arrangement beschreibt eine Möglichkeit, Studierende spielerisch und aktiv an Lehrinhalte heranzuführen. Die Entwicklung der Visual Novel mit ihrer Story, den Fragen und Charakteren kann zeitaufwendig sein. Dennoch bieten sie Studierenden einen leichteren Einstieg in komplexe Lehrinhalte.


Literatur und weiterführende Hinweise
  • Bartel, Alexander (2019): Konzeption und Entwicklung eines DSM-basierten Gamification Authoring Systems zur Unterstützung hochschulischer Lehre. Dissertation. Universität Regensburg.
  • Bartel, Alexander; Figas, Paula; Hagel, Georg (2014): Mobile Game-Based Learning in University Education. In: Feller, Sebastian; Yengin, Ilker (Hrsg.): Educating in Dialog: Constructing meaning and building knowledge with dialogic technology, Benjamins Publishing Company, S. 159–180.
  • Gensheimer M.; Huber F.; Hagel, G. (2020): Gamification in software engineering education through Visual Novels. In: Proceedings of the 4th European Conference on Software Engineering Education (ECSEE ’20), Association for Computing Machinery, New York.