Diese Forschungsarbeit hat das Ziel herauszufinden, wie sich das algorithmische Denken von Drittklässlern durch Lernumgebungen beim Programmieren mit Lego WeDo 2.0 Education entwickelt. Zur Beantwortung dieser Forschungsfrage werden fünf Schülerinnen und Schüler, im Zeitraum vom 16.08. bis 16.09.2019 beim Programmieren mit Lego WeDo 2.0 Education beobachtet und begleitet. Die Datenerhebung erfolgt durch einen Beobachtungsbogen.
Begriffe wie Algorithmus, algorithmische Probleme, algorithmisches Denken, algorithmisches Denken in der Grundschule und Lernumgebungen werden ebenfalls geklärt.
Inhaltsverzeichnis
1.Einleitung
2. Begriffsbestimmungen
2.1 Algorithmus
2.2 Eigenschaften von Algorithmen
2.3 Algorithmen im Alltag und der Bezug zu Lego
2.4 Algorithmische Probleme
2.5 Lösen von algorithmischen Problemen
2.6 Algorithmisches Denken
2.6.1 Algorithmisches Denken in der Grundschule
2.7 Algorithmen in der Informatik
3. Lego WeDo 2.0 Education
3.1 Allgemeines
3.2 Projekte in Lego WeDo 2.0 Education
3.3 Algorithmisches Denken in Lego WeDo
4. Lernumgebungen
4.1 Allgemeines
4.2 Lego WeDo 2.0 Education als Lernumgebung
5. Forschungsstand
6. Empirische Forschung
6.1 Empirie
6.2 Beobachtungsstudie
6.2.1 Erstellung des Beobachtungsbogens
5.2.1.2 Die Bewertungskriterien des Beobachtungsbogens
5.2.2 Unstimmigkeiten mit Lego WeDo 2.0 Education
6.2 Arbeitsschritte bei der Untersuchung
6.2.1 Vorbereitung
6.2.2 Auswahl der Schülerinnen und Schüler
6.2.3 Planung
5.2.4 Durchführung
6.2.5 Termine und Projekte
7. Darstellung der Forschungsergebnisse
7.1 Entwicklung der beobachteten Fähigkeiten der jeweiligen Schülerinnen und Schüler
7.1.2 Kind 1: Nina, weiblich, 9 Jahre alt
7.1.3 Kind 2: Oleksandra, weiblich, 9 Jahre alt
7.1.4 Kind 3: Vera, weiblich, 8 Jahre alt
7.1.5 Kind 4: Sebastian, männlich, 9 Jahre alt
7.1.6 Kind 5: Kai, männlich, 9 Jahre alt
7.1.7 Durchschnittliche Entwicklung der Schülerinnen und Schüler
7.2 Durchschnittliche Entwicklung aller beobachteten Fähigkeiten
8. Interpretation der Forschungsergebnisse
9. Reflexion
10. Fazit
Zielsetzung & Themen
Diese Bachelorarbeit untersucht die Entwicklung des algorithmischen Denkens bei Drittklässlern durch den Einsatz von Lego WeDo 2.0 Education in einer Lernumgebung. Dabei wird analysiert, wie Schülerinnen und Schüler durch Programmieren und konstruktives Arbeiten am Computer ihre Fähigkeiten im Problemlösen und algorithmischen Denken schrittweise ausbauen.
- Grundlagen des algorithmischen Denkens und dessen Relevanz in der Primarstufe
- Lego WeDo 2.0 Education als strukturierte Lernumgebung für forschendes Lernen
- Empirische Beobachtungsstudie mit fünf Drittklässlern über einen Zeitraum von fünf Wochen
- Analyse der Kompetenzentwicklung mittels standardisierter Beobachtungsbögen
- Reflexion über die Integration digitaler Medien im Unterricht
Auszug aus dem Buch
2.6.1 Algorithmisches Denken in der Grundschule
Die Fähigkeit des algorithmischen Denkens ist also besonders beim Programmieren am Computer nützlich. Auf den ersten Blick mag es scheinen, als sei algorithmisches Denken in der Primarstufe von einer geringen Wichtigkeit. Betrachtet man aber die Eigenschaften von Algorithmen und die Aspekte, die algorithmisches Denken ausmachen, lassen sich viele Inhalte in der Primarstufe finden, die algorithmisches Denken erfordern. Durch Beispiele soll das algorithmische Denken in der Grundschule verdeutlicht werden.
Bei den schriftlichen Rechenverfahren zu Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division, handelt es sich bereits um Algorithmen. Das Rechenverfahren ist demzufolge allgemeingültig. Das schriftliche Rechenverfahren der Addition ist beispielsweise nicht auf eine einzige Additionsaufgabe anwendbar, sondern auf alle Additionsaufgaben.
Die ersten Erfahrungen mit Algorithmen machen Schülerinnen und Schüler der Primarstufe aber schon beim Zählen. Hierbei handelt es sich um ein einfaches Reihungsverfahren. Das algorithmische Denken ist besonders wichtig, wenn zusätzlich arithmetische Operationen angewendet werden sollen. Beim kleinen Einmaleins bestimmen die Schülerinnen und Schüler, durch algorithmisches Denken, die Repräsentanten einer bestimmten Zahlenreihe und bringen diese in eine Reihenfolge (vgl. Ziegenbalg 2016, S. 9). Das gleiche Prinzip (der gleiche Algorithmus) kann dabei auf jede Zahlenreihe angewendet werden. Wie in Kapitel 2.2 erwähnt, soll ein Algorithmus allgemeingültig sein (vgl. Rimscha 2008, S.3). Beim kleinen Einmaleins gilt es also nicht nur herauszufinden, wie man alle Zahlen der 3er-Reihe findet, sondern wie man die Zahlen zu jeder Reihe findet.
Zusammenfassung der Kapitel
1.Einleitung: Der Autor erläutert seine Motivation für die Arbeit, ausgehend von der Bedeutung digitaler Medien in der Grundschule und persönlichen Erfahrungen im Programmierbereich.
2. Begriffsbestimmungen: Dieses Kapitel definiert zentrale Begriffe wie Algorithmus, algorithmische Probleme und algorithmisches Denken, insbesondere im Kontext der Grundschulmathematik.
3. Lego WeDo 2.0 Education: Hier wird die Software Lego WeDo vorgestellt und erklärt, wie deren Projekte strukturiert sind und welche Kompetenzen sie fördern sollen.
4. Lernumgebungen: Es wird erarbeitet, welche Merkmale eine Lernumgebung ausmachen und warum Lego WeDo als solche fungiert.
5. Forschungsstand: Ein kurzer Überblick über existierende Studien zeigt, dass algorithmisches Denken bei Grundschulkindern bereits früh ansetzt und altersgerecht gefördert werden kann.
6. Empirische Forschung: Der methodische Teil beschreibt die Anlage der Beobachtungsstudie, die Bewertungskriterien des Beobachtungsbogens sowie die Durchführung mit den Probanden.
7. Darstellung der Forschungsergebnisse: Hier werden die erhobenen Daten der fünf Schülerinnen und Schüler grafisch aufbereitet und deren individuelle Entwicklung dargestellt.
8. Interpretation der Forschungsergebnisse: Der Autor bewertet die gewonnenen Daten und ordnet die beobachteten Verbesserungen der Fähigkeiten in den Kontext der Projekte ein.
9. Reflexion: Eine kritische Auseinandersetzung mit dem Forschungsdesign und den gewonnenen Erkenntnissen der Arbeit.
10. Fazit: Die abschließende Zusammenfassung betont die positive Entwicklung des algorithmischen Denkens durch Lego WeDo und die Bedeutung der Vorbereitung von Lehrkräften.
Schlüsselwörter
Algorithmisches Denken, Lego WeDo 2.0, Informatische Grundbildung, Primarstufe, Problemlösen, Programmieren, Lernumgebungen, Beobachtungsstudie, Kompetenzentwicklung, Digitales Lernen, Mathematikdidaktik, Informatik, Grundschule, Algorithmik, Technikunterricht
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie Drittklässler durch die Nutzung von Lego WeDo 2.0 Education algorithmisches Denken entwickeln und welche Rolle dabei strukturierte Lernumgebungen spielen.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Themen sind algorithmisches Denken, die didaktische Einordnung von Lernumgebungen, der Einsatz von Lego-Robotern im Unterricht und die empirische Erfassung von Kompetenzfortschritten bei Kindern.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Ziel ist herauszufinden, ob und wie sich algorithmisches Denken bei Grundschülern der dritten Klasse durch spielerisches Programmieren konkret verbessert.
Welche wissenschaftliche Methode wurde für die Studie verwendet?
Der Autor führt eine Beobachtungsstudie an fünf Kindern durch, bei der die Kompetenzentwicklung anhand eines standardisierten Beobachtungsbogens über fünf Termine hinweg quantifiziert wurde.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen zu Algorithmen und Lernumgebungen, die Vorstellung von Lego WeDo, die methodische Vorgehensweise der empirischen Forschung sowie die Auswertung der Ergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit am besten?
Wichtige Begriffe sind insbesondere algorithmisches Denken, Lego WeDo 2.0, Primarstufe, Informatik, Problemlösekompetenz und Lernumgebungen.
Warum wurde gerade die dritte Klasse für diese Studie ausgewählt?
Die dritte Klasse wurde gewählt, da sie den Einstieg in komplexere logische Denkprozesse markiert und sich Lernumgebungen wie Lego WeDo ideal für dieses Alter eignen.
Welche Rolle spielt die Lehrkraft während der Projekte?
Die Lehrkraft nimmt eine beratende und begleitende Rolle ein, gibt Denkanstöße statt direkter Lösungen und beobachtet den Lernprozess zur Dokumentation der Ergebnisse.
- Arbeit zitieren
- Tim Zondler (Autor:in), 2019, Entwicklung des algorithmischen Denkens von Drittklässlern durch Lernumgebungen beim Programmieren mit Lego WeDo, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/511709
