Programmieren lernen im MINT-Unterricht
Digitale Technologien prägen unseren Alltag mehr denn je. Deshalb gewinnen auch Programmieren und Informatik im Bildungsbereich zunehmend an Bedeutung. Im MINT-Unterricht ist Programmieren längst weit mehr als ein Trend: Angesichts von Automatisierung und Künstlicher Intelligenz ist es zu einem wichtigen Bestandteil moderner MINT-Bildung geworden.
Ähnlich wie Mathematik oder Sprache eröffnet ein grundlegendes Verständnis des Programmierens Schülerinnen und Schülern vielfältige berufliche Perspektiven. Gleichzeitig vermittelt es ihnen wichtige Kenntnisse und Kompetenzen, um sich in einer zunehmend digitalisierten Welt sicher zurechtzufinden.
Warum ist Programmieren im MINT-Unterricht so wichtig?
Bei LEGO® Education sind wir überzeugt, dass Schülerinnen und Schüler mit Lernkonzepten arbeiten sollten, die sie über viele Jahre hinweg begleiten und ihnen Raum zum Gestalten, Experimentieren und Lösen von Problemen geben.
Programmieren lernen gelingt am besten Schritt für Schritt. Deshalb sollten Schülerinnen und Schüler verschiedene, altersgerechte Zugänge zum Programmieren kennenlernen. So entwickeln sie ihre Programmierkenntnisse kontinuierlich weiter, erwerben die Kompetenzen, die sie für eine zunehmend technologiegeprägte Zukunft benötigen, und lernen, Programme zu entwickeln sowie reale Problemstellungen zu lösen.
Welche Vorteile bietet das Programmierenlernen?
Programmieren fördert das Computational Thinking – also die Fähigkeit, Probleme systematisch zu analysieren und Schritt für Schritt zu lösen. Schülerinnen und Schüler lernen, komplexe Aufgaben in kleinere Teilprobleme zu zerlegen, Lösungswege zu entwickeln und diese so zu strukturieren, dass sie von einem Computer ausgeführt werden können.
Diese Kompetenzen sind nicht nur eine wichtige Grundlage für viele MINT-Berufe. Wer durch das Programmieren lernt, Probleme systematisch zu lösen und Algorithmen zu entwickeln, erwirbt zugleich Fähigkeiten, die in einer zunehmend digitalen Arbeitswelt immer wichtiger werden.
Schülerinnen und Schüler mit unterschiedlichen Zugängen zum Programmieren vertraut machen
Bei LEGO® Education sind wir überzeugt, dass Schülerinnen und Schüler beim Programmieren auf ihrem individuellen Lernstand abgeholt werden sollten. Sie sollten die Möglichkeit haben, ihre Kenntnisse von dort aus Schritt für Schritt zu erweitern. Deshalb eröffnen wir ihnen verschiedene Zugänge zum Programmieren – vom Programmieren ohne digitale Geräte über das Programmieren mit Bausteinen sowie das symbol- und blockbasierte Programmieren bis hin zur textbasierten Programmierung.
Die meisten Programmiersprachen sind textbasiert, einige arbeiten jedoch mit grafischen Elementen. Zu den bekanntesten Programmiersprachen im MINT Unterricht gehören Scratch, Python, JavaScript und HTML. Unabhängig davon, um welche Programmiersprache es sich handelt, basiert jede auf einem System aus Regeln und Symbolen, mit dem Computerprogramme geschrieben werden können.
Im Folgenden stellen wir die verschiedenen Zugänge näher vor. Sie bauen aufeinander auf und unterstützen Schülerinnen und Schüler dabei, ihre Programmierkenntnisse Schritt für Schritt weiterzuentwickeln.
Programmieren ohne digitale Geräte
Programmieren ohne digitale Geräte eignet sich für Schülerinnen und Schüler aller Altersstufen. Dabei lernen sie grundlegende Konzepte des Programmierens kennen, ohne Computer oder Tablet einzusetzen.
Häufig konzentrieren sich Lernende zunächst auf das Schreiben von Programmcode. Dabei fällt es ihnen oft schwer, die dahinterliegenden Konzepte zu verstehen. Analoge Aktivitäten helfen dabei, diese Konzepte greifbar zu machen, bevor sie später in einer Programmierumgebung angewendet werden.
Ein Beispiel ist das Konzept einer Schleife: Bevor Schülerinnen und Schüler lernen, eine Schleife zu programmieren, können sie diese zunächst in einer praktischen Aufgabe selbst erleben. So entwickeln sie ein besseres Verständnis dafür, wie Schleifen funktionieren und wofür sie eingesetzt werden.
Physisches Programmieren
Das Programmieren mit Bausteinen ist ein idealer Einstieg für junge Schülerinnen und Schüler sowie alle, die erste Erfahrungen mit dem Programmieren sammeln. Ohne digitale Geräte erstellen sie einfache Programme und entdecken spielerisch die Grundlagen des Programmierens.
Die Grundlageneinheiten von LEGO® Education Informatik & KI für Klasse 1-3 ermöglichen einen altersgerechten Einstieg in informatische Konzepte. Schülerinnen und Schüler stellen Abläufe und erste Befehlsfolgen mit LEGO Steinen dar und entwickeln so ein grundlegendes Verständnis für die spätere Arbeit mit grafischen Programmierumgebungen.
Symbolbasiertes Programmieren
Das symbolbasierte Programmieren eignet sich besonders für jüngere
Schülerinnen und Schüler sowie für alle, die erste Erfahrungen mit dem
Programmieren sammeln. Statt Wörtern werden Symbole verwendet. Dadurch
können auch Kinder, die gerade erst lesen lernen, leichter in das Programmieren
einsteigen.
LEGO® Education Informatik & KI bietet für die Klassen 1–3 eine altersgerechte, symbolbasierte Programmierumgebung in der Coding Canvas App. Mithilfe intuitiver Symbole erstellen Schülerinnen und Schüler erste Programme und entwickeln Schritt für Schritt ein Verständnis für grundlegende Programmierkonzepte – ganz ohne umfangreiche Lesekenntnisse.
Blockbasiertes Programmieren
Beim blockbasierten Programmieren werden Programme mithilfe von Code Blöcken per Drag-and-drop erstellt. Die Blöcke enthalten neben Symbolen auch Begriffe und erleichtern so den schrittweisen Einstieg in die textbasierte Programmierung.
Ein bekanntes Beispiel ist Scratch – eine kostenlose, blockbasierte Programmierumgebung mit einer weltweiten Online-Community. Mit Scratch lassen sich interaktive Geschichten, Animationen und Spiele entwickeln, die Kinder und Jugendliche spielerisch für das Programmieren begeistern.
Auch LEGO® Education Informatik & KI setzt auf blockbasiertes Programmieren. In der Coding Canvas App entwickeln Schülerinnen und Schüler mithilfe von Code Blöcken Programme für ihre Modelle und entdecken dabei Schritt für Schritt zentrale Konzepte wie Ereignisse, Schleifen, Bedingungen oder Variablen. Je nach Klassenstufe stehen die Blöcke symbol- oder wortbasiert zur Verfügung.
Textbasiertes Programmieren
Python
Python gilt als eine der am leichtesten zu erlernenden Programmiersprachen. Dank ihrer klaren und leicht verständlichen Syntax sowie zahlreicher Bibliotheken und Entwicklungswerkzeuge eignet sie sich hervorragend für den Einstieg in die textbasierte Programmierung. Deshalb ist Python im MINT-Unterricht häufig die erste textbasierte Programmiersprache, mit der Schülerinnen und Schüler arbeiten.
Bei LEGO® Education sind wir überzeugt, dass der Übergang zur textbasierten Programmierung Schülerinnen und Schülern neue Möglichkeiten eröffnet. Sie können ihre Ideen noch vielseitiger umsetzen, komplexere Programme entwickeln und ihre Programmierkenntnisse kontinuierlich ausbauen.
Mit dem Python-Paket von LEGO® Education Informatik & KI gelingt der Übergang von der blockbasierten zur textbasierten Programmierung spielend leicht. Schülerinnen und Schüler können ihre Modelle mit Python programmieren, komplexere Anwendungen entwickeln und ihre Programmierkenntnisse gezielt erweitern.
Programmieren erfolgreich in den Unterricht integrieren
Schülerinnen und Schüler lernen am besten, wenn sie selbst aktiv werden, eigene Erfahrungen sammeln und durch Ausprobieren sowie Versuch und Irrtum zu eigenen Lösungen gelangen. Genau hier setzen die Lernkonzepte von LEGO® Education an: Sie ermöglichen einen spielerischen, handlungsorientierten Zugang zu MINT-Themen und fördern Neugier, Kreativität sowie eigenständiges Denken.
Gerade beim Programmieren bietet die Bildungsrobotik einen besonders motivierenden Einstieg. Mit LEGO® Education Informatik & KI bauen und programmieren Schülerinnen und Schüler eigene Modelle und erleben unmittelbar, wie ihre Programme das Verhalten ihrer Konstruktionen beeinflussen. Je nach Klassenstufe beginnen sie mit symbolbasierter oder blockbasierter Programmierung und entwickeln ihre Fähigkeiten bis hin zur textbasierten Programmierung mit Python weiter. So erwerben sie Schritt für Schritt wichtige Informatik- und MINT-Kompetenzen für ihre Zukunft.
