Die digitale Welt spielerisch entdecken

Wie Computer und Roboter funktionieren, kann man auch ohne Bildschirm entdecken.

Am vergangenen Donnerstag und Freitag habe ich mich einer besonderen Herausforderung gestellt: Einen Workshop für das Haus der Talente in Düsseldorf organisieren für Kinder von 5-8 Jahren mit dem Thema: „Die digitale Welt spielerisch entdecken“.

Ich habe mich hier im Blog ja bereits zu digitaler Bildung im Vorschulalter geäußert, aber nie zuvor habe ich mit Kindern dieser Altersgruppe einen Workshop organisiert. Da sicherlich auch andere Interesse daran haben, was man auf so einer Veranstaltung sinnvoll machen kann, möchte ich hier kurz teilen, wie der Workshop ablief und welche Materialien ich verwendet habe.

Zum Setting: Der Workshop dauerte 2 x 2 Stunden, auf zwei aufeinanderfolgende Tage verteilt. Er fand – mit ausreichend Abstand und gut belüftet – im Haus der Talente in Düsseldorf statt.

Wir haben den ersten Tag damit begonnen, uns gegenseitig vorzustellen mit Name, Alter und der Beantwortung der Frage, wann man zum letzten Mal einem Computer begegnet ist. Die Kinder saßen dazu in einem großen Sitzkreis.

Hier sollte bereits in der Kennenlernrunde ein erster Denkanstoß erfolgen zur Frage: Was ist überhaupt ein Computer und wo begegnet er mir im Alltag. Antworten waren z. B.: „Auf dem Schreibtisch meiner Eltern“, „im Auto“ oder „das Handy meiner Mutter“.

Anschließend wurde kurz gezeigt, wo sich in unserem Alltag überall Computer finden lassen und wir fanden gemeinsam heraus, dass sie fast überall sind: Im Fahrstuhl und im Krankenhaus, sie steuern Züge und Ampeln, weisen Flugzeugen den Weg und sind natürlich unverzichtbar für alles, was mit dem Internet zu tun hat.

Anschließend erfolgte anhand ausgewählter Objekte rund ums Thema Computer ein kleiner „Museumsrundgang“. Er begann mit einem Comptometer, einer mechanischen Rechenmaschine und führte über einen Apple II-Computer aus den 80er-Jahren hin zu einem modernen Laptop.

Mit Hilfe dieser Objekte haben wir uns der Frage, was ein Computer eigentlich ist, genähert und festgehalten, dass es eine Maschine ist, die Anweisungen ausführen und Dinge berechnen kann. 

Anschließend wurde ein kleines Rätsel präsentiert: Als die Eltern des kleinen Tim die Torte für seinen sechsten Geburtstag dekorieren wollten, haben sie gemerkt, dass sie nur noch fünf Kerzen haben, die sie anzünden können. Der Vater war bereist verzweifelt und wollte schnell noch in den Supermarkt fahren, um eine Kerze zu kaufen. Die Mutter jedoch, die Informatikerin war, sagte, dass man eigentlich bis zu Tims 31. Geburtstag keine neuen Kerzen kaufen muss, sondern man mit nur fünf Kerzen ganz genau Tims Alter anzeigen kann. Wie ist das möglich?

Mit dieser Geschichte sollen die Kinder spielerisch erraten, wie man mit Kerzen, die nur zwei Zustände (an/aus) haben können, Zahlen anzeigen kann. Die Idee zu dieser Einheit stammt übrigens von der Seite Computer Science Unplugged. Auf der aktuellen Seite sind leider nur wenige Übungen auf Deutsch übersetzt. Aber wenn man etwas im Netz recherchiert, findet man noch eine ältere Übersetzung, die wesentlich mehr Inhalte bietet.

Hier zeigte sich bereits die Kreativität einiger Kinder, denn eine Teilnehmerin schlug vor, dass man zwischen die Kerzen ein Malzeichen machen könnte und dann drei (Kerzen) mal zwei (Kerzen) rechnen könnte.

Gemeinsam kamen wir dann darauf, dass wir uns auf einen eigenen „Geheimcode“ einigen könnten, indem wir nicht nur die Anzahl der brennenden Kerzen in den Blick nehmen, sondern auch ihre Position.

Binärcode-Umrechner aus Papier

Anschließend erfolgte eine Einführung in den Binärcode mit Hilfe des Binärcoderechners, der an alle Kinder verteilt wurden. Er zeigt genau, wie man Zahlen mit Hilfe des Binärcodes anzeigen kann.

Computer, so wurde festgehalten, arbeiten mit dem Binärsystem. Mit Hilfe von speziellen Bauteilen, den Transistoren, können Computer sehr schnell hintereinander Strom ein- oder ausschalten.

Gezeigt wurde außerdem die Unicode-Tabelle (hier klicken, um das Arbeitsblatt herunterzuladen), ein Standard, der Schriftzeichen Nummern zuordnet. Mit Hilfe einer Tabelle konnten die Kinder Zahlen in Buchstaben umwandeln. Dies wurde mit einem kleinen Rätselspiel (Namen raten) abgeschlossen).

Um zu veranschaulichen, wie ein Computer mit Strom ein / Strom aus rechnen kann, habe ich einige Batterien vorbereitet und LEDs vorbereitet, ebenso Schalter.

Zunächst sollten die Kinder einen einfachen Stromkreis erstellen und die LED Leuchten bringen. Dazu wurden die Raspberry Pi Holzblöcke verwendet, über die ich u.a. im Making-Magazin berichtet habe. Anschließend wurde auch noch ein Schalter in den Stromkreis eingebunden, so dass die LED nur dann leuchtet, wenn der Schalter gedrückt wird.

Ein Apple II mit Floppy-Disketten und die im Workshop verwendeten Physical-Computing-Blöcke aus Holz

Dabei wurde erklärt, wie man sich elektronischen Strom (mit Hilfe der „fließendes Wasser-Metapher“) vorzustellen hat. Die in den Blöcken verwendeten LEDs haben dann eine perfekte Überleitung geschaffen für unser nächstes Thema: Wie stellt ein Computer eigentlich Bilder und Text auf dem Bildschirm dar?

Dazu wurde wieder auf die Materialien von Computer Science Unplugged zurückgegriffen (Thema: Malen nach Zahlen). In diesem PDF sind das die Seiten 16-18.

Der zweite Tag begann mit einer kurzen Wiederholung der am ersten Tag erarbeiteten Inhalte. Anschließend wurde die Frage gestellt, ob die Kinder bereits einmal einen Roboter gesehen haben. Einige kannten Roboter aus Büchern oder Filmen, andere hatten einen Roboter als Spielzeug.

Um zu zeigen, was Roboter machen können, wurden verschiedene Modelle zum Ausprobieren verteilt, darunter die Lernraupe von Fisher-Price, der Bee-Bot von tts, der mTiny von Makeblock und der (leider nicht mehr produzierte) Cozmo der Firma Anki.

An dieser Stelle sei auch noch einmal auf das Projekt zum Bau eines lebensgroßes Roboters mit einem 3D-Drucker hingewiesen, das weiterhin im Haus der Talente läuft. Mittlerweile hat der Roboter übrigens sogar eine Hüfte und die Beine kommen hoffentlich auch demnächst dazu.

Ein schönes Bastelprojekt für wenig Geld Der Ü-Ei-Controller

Zum Abschluss des Workshops haben die Kinder ihren eigenen Ü-Ei-Controller gebastelt, was leider länger gedauert hat als geplant. So ist eine geplante Einheit zur Programmierung eines Roboters mit Hilfe einfacher Richtungsangaben leider ausgefallen. Ursprünglich sollten Kinder auf ein ausgedrucktes Schachbrett LEGO-Figuren platzieren und anschließend mit Hilfe von ausgedruckten und laminierten Plättchen mit Pfeilen darstellen, wie man von der einen zur.anderen Figur gelangt. Die Idee stammt ebenfalls aus den Materialien von Computer Science Unplugged.

Fazit

Als Gymnasiallehrer war es absolut faszinierend zu sehen, wie schnell Kinder in diesem Alter neue Informationen aufnehmen können und sich Schritt für Schritt an die Lösung eines Problems herantasten.

Was ich vorab nicht bedacht habe, ist, wie groß der Unterschied zwischen einem fünf- und einem achtjährigen Kind sein können. Während das eine noch in den Kindergarten geht und nur mit Mühe Zahlen lesen kann, bedient das andere bereits einen Computer und kann auch bereits einfache mathematische Aufgaben lösen. Je jünger die Kinder sind, desto enger sollte also die Altersempfehlung für den Workshop gefasst werden. Bei einer Fortsetzung würde ich daher den Workshop für Kinder der 2. bis 4. Klasse ausschreiben, um eine homogenere Gruppe zu haben.

Am Ende würde mich natürlich interessieren, welche weiteren Ideen es zu dem Thema gibt und ob Workshops dieser Art bereits anderswo stattgefunden haben. Wenn ja, bitte gerne in die Kommentare schreiben. Ich freue mich davon abgesehen natürlich auch über weitere Meinungen zum Thema.

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