1, 2, 3 ... - KLASSE 4 BIS 6 - Unterrichtseinheit 8: Die Weltraummission mit Scratch simulieren

In dieser Unterrichtseinheit programmieren die Schüler ein Videospiel, das die Weltraummission simulieren soll. Ein Videospiel zu programmieren, ist für viele Schüler extrem motivierend.

Die Schüler arbeiten die ganze Zeit am Computer, mit einer kleinen Ausnahme: Für einige Aufgaben der optionalen Unterrichtsstunde 8.5 (Die Programmier­kenntnisse vertiefen), in denen es um Variablen und logische Operatoren geht, wird kein Computer benötigt.

Scratch – ideal um programmieren zu lernen

Es gibt zahlreiche Lernwerkzeuge, mit denen Schüler das Programmieren lernen können. Wir haben uns für Scratch entschieden. Scratch hat eine sehr gute und übersichtliche visuelle Programmierumgebung, ist kostenlos, eignet sich be­sonders für Grundschulkinder, und wird dank einer sehr aktiven Online-Com­munity ständig weiterentwickelt.

Der Lehrerin steht es natürlich frei, die im Folgenden beschriebenen Unter­richts­stunden mit einer anderen Software durchzuführen. Mit Snap! zum Beispiel, das ebenfalls kostenlos ist und Scratch sehr ähnlich ist; oder mit kodu, für das man allerdings bezahlen muss.

Wenn die Schule einen Satz Roboter besitzt, können die Schüler auch einen Roboter programmieren. Wie man mit einem Roboter programmieren lernt, ist Gegenstand der Unterrichtseinheit 6 (Robotik mit Thymio). Der Roboter Thymio wird mit einer ihm eigenen visuellen Programmiersprache (Visual Programming Language) und/oder Scratch programmiert.

Voraussetzung: Grundkenntnisse in der Arbeit mit dem Computer

Voraussetzung für das Programmieren ist, dass die Schüler mit einem Computer umgehen kön­nen. Insbesondere müssen die Schüler ...

  • ... mit Maus und Tastatur umgehen können;
  • ein Programm durch (Doppel-)Klick auf das Programmsymbol starten können;
  • eine Datei abspeichern können (in einem bestimmten Ordner);
  • die Datei später wiederfinden und öffnen können.

All diese Grundkenntnisse können die Schüler auch im Laufe dieser Unter­richts­einheit lernen, aber das kostet am Anfang viel zusätzliche Zeit.

Die Arbeitsumgebung vorbereiten

Um Zeit zu gewinnen, sollte die Lehrerin Scratch vorab auf allen Computern installiert haben (möglichst ein Computer für zwei Schüler). Auf dem Desktop sollte es eine Verknüpfung mit Scratch geben sowie einen Ordner, in dem sich die Dateien mit den benötigten Figuren und Hintergründen befinden. In diesem Ord­ner können die Schüler dann auch ihre fertigen Programme speichern. Zu­sätz­lich sollten die Dateien am Schluss jeder Unterrichtsstunde auf einem USB-Stick gespeichert werden.

Das Projekt unbedingt vorher selber durchführen

Es ist ganz wichtig, dass sich die Lehrerin vor der ersten Unterrichtsstunde zwei bis drei Stunden Zeit nimmt, um sich mit Scratch vertraut zu machen. Sie sollte die gesamte Unterrichtseinheit einmal selbst durchgeführt haben. Sonst kann es passieren, dass sie den Schülern die benötigten Hilfestel­lun­gen nicht wird geben können.

Die Lehrerin kann das Spiel durch Klicken auf Abb. 1 selber ausprobieren und es dann auch ihren Schülern vorführen. Das Ziel des Spiels ist, so viel Nahrung (Pflanzen) und Wasser (Eisbrocken) wie möglich zu sammeln, ohne dabei in die Düne oder in den Lavasee zu fahren.


Abb. 1: Das Rover-Spiel

 

In der Unterrichtseinheit gibt es eine Reihe von Aufgaben, die je nach Schwie­rig­keitsgrad mit verschiedenfarbigen Punkten gekennzeichnet sind:

einfach – kann jeder Schüler leicht lösen
mittel – die meisten Schüler schaffen es allein, manche müssen ein bisschen angeleitet werden
schwierig – die meisten Schüler brauchen Hilfestellungen
sehr schwierig – alle Schüler brauchen Anleitung

Listing des tâches

  Etape Titre Tâche

8.1: Erste Programmier­schritte mit Scratch
 
Die Schüler machen sich mit Scratch vertraut. Die intuitive grafische Oberfläche erleichtert den Schü­lern das Programmieren. Aufgabe 0: Wie das Spiel zum Schluss aussehen soll (5 min)
Aufgabe 1: Scratch starten und erkunden (10 min)
Aufgabe 2: Scratch selbstständig ausprobieren (15 min)
Aufgabe 3: Kleine Scratch-Aufgaben lösen (20 min)

8.2: Den Hintergrund des Spiels gestalten und spei­chern

Die Schüler lernen, wie man das Scratch-Bühnen­bild und die Figuren individuell gestalten kann. Sie diskutieren, wie sie das Spiel programmieren könnten. Aufgabe 1 Die Spielfigur austauschen (5 min)
Aufgabe 2: Den Hintergrund ändern (5 min)
Aufgabe 3: Ein Scratch-Programm speichern (5 min)

8.3: Den Rover steuern
 
Die Schüler erstellen ihr erstes Programm: Sie steuern den Rover mit Hilfe der Pfeiltasten. Sie machen sich mit dem Begriff des Koordinaten­systems vertraut. Aufgabe 1: Den Rover nach links fahren lassen (10 min)
Aufgabe 2: Den Rover in jede beliebige Richtung fahren lassen (5 min)
Aufgabe 3: Den Rover mit den Pfeilen steuern (15 min)
Aufgabe 4: Am Rand abprallen (5 min)
Aufgabe 5: Den Rover in die Mitte platzieren (5 min)
Aufgabe 6: Die Koordinaten des Rovers (20 min)

8.4: Objekte sammeln und den Punktestand verwalten Die Schüler vervollständigen ihr Programm. Die Schüler lernen bedingte Anweisungen zu program­mieren und "Sensoren" zu verwenden. Aufgabe 1: Ein Objekt (neue Figur) hinzufügen (5 min)
Aufgabe 2: Wenn der Rover es berührt, sagt das Objekt "Bravo!" (20 min)
Aufgabe 3: Ein Objekt verschwinden lassen, wenn es berührt wird (10 min)
Aufgabe 4: Die Variable "Punktestand" hinzufügen (5 min)
Aufgabe 5: Den Punktestand ändern (5 min)
Aufgabe 6: Den Punktestand auf null setzen (10 min)
Aufgabe 7: Objekt erscheint an zufälligem Ort (15 min)
Aufgabe 8: Eine dritte Figur hinzufügen (20 min)

 

8.5 (optional): Die Pro­grammierkenntnisse ver­tiefen
 
Die Schüler wiederholen die Begriffe Variable, Test, Schleife, logischer Operator und definieren noch einmal genauer, was ein Algorithmus ist. Aktivität 1: Schleifen – formative Evaluation, am Computer, 10-20 Minuten
Aktivität 2: Ein Kartenspiel, mit dem der Begriff der Variablen vertieft wird, ohne Computer, 1 Stunde
Aktivität 3: Ein Kartenspiel, mit dem der Begriff "logische Operatoren" vertieft wird, ohne Computer, 1 Stunde
Aktivität 4: Ein Algorithmus ist nicht immer perfekt – das Spiel mit dem Handelsreisenden, ohne Computer, 1 Stunde

8.6: Hindernisse umschif­fen und Anzahl der Leben verwalten Die Schüler bauen Hindernisse ein (= neue Figu­ren). Wenn man gegen diese Hindernisse stößt, verliert man ein Leben (neue Variable "Leben"). Sie verwenden Tests, Schleifen, Variablen und vertiefen den Begriff "Ereignis". Aufgabe 1: Neue Figuren hinzufügen (5 min)
Aufgabe 2: Neue Variable "Leben" hinzufügen und ihr ein Anfangswert zuordnen (5 min)
Aufgabe 3: Ein Leben verlieren, wenn der Rover die Lava berührt (30 min)
Aufgabe 4: Das Gleiche für die Düne durchführen (10 min)

8.7: Das Spiel beenden
 
Die Schüler fügen ihrem Programm ein Test hinzu, der abfragt, wie viele Leben der Spieler noch hat. Hat er keine mehr, erscheint "Das Spiel ist aus!". Aufgabe 1: "Das Spiel ist aus!" erscheint, wenn die Anzahl Leben null ist (15 min)
Aufgabe 2: Das Spiel beenden, wenn die Anzahl Leben null ist (15 min)

8.8: Das Rover-Spiel spannender machen
 
Das Rover-Spiel wird zu Ende programmiert. Die Schüler fügen Elemente hinzu, um das Spiel span­nender zu machen, zum Beispiel einen Countdown und einen Wirbelsturm. Aufgabe 1: Ein Countdown zu Spielbeginn (15 min)
Aufgabe 2: Die Spieldauer begrenzen (15 min)
Aufgabe 3: Einen Wirbelsturm hinzufügen, der sich zufalls­bedingt fortbewegt (15 min)
Aufgabe 4: Den Wirbelsturm größer werden lassen (15 min)
Aufgabe 5: Den Wirbelsturm immer schneller werden lassen (20 min)
Aufgabe 6: Begrenzung der Spielfläche aufheben (20 min)
Aufgabe 7: Verhindern, dass Objekte und Hindernisse über­einanderliegen (20 min)

8.9: Das Programmieren mit Scratch vertiefen Die Schüler erkunden weitere Funktionalitäten von Scratch, um individuelle Projekte umsetzen zu können.
An diesem Punkt ist das Projekt beendet.
 
Hier sind einige Möglichkeiten, um weitere Funktionen von Scratch kennenzulernen, zum Beispiel um zukünftige persönliche Studentenprojekte zu füttern.

 


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