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Programmieren in der SchuleLernen mit dem Mini-Rechner

Um Schülerinnen und Schüler mit dem Programmieren vertraut zu machen, gibt es Mikrocontroller wie Raspberry Pi und Calliope Mini. Lehrkräfte, die im Unterricht mit ihnen arbeiten, machen gute Erfahrungen.

05.10.2018 - Nadine Emmerich, freie Journalistin

Wenn Tobias Hübner mit seiner 7. Klasse Erzählperspektiven behandelt, setzen die Schülerinnen und Schüler den Einstieg ihres Lieblingsbuchs als Computerspiel um. Dazu nutzen sie einen kreditkartengroßen, fünf bis 35 Euro teuren Mini-Computer: den von einer britischen Stiftung entwickelten Raspberry Pi. Für die auf fünf Stunden verteilte Aufgabe verwendet die Klasse die für Kinder entwickelte Programmiersprache Scratch. Das ist weniger kompliziert als es klingt: „Es werden nur grundlegende Computerkenntnisse benötigt“, sagt der Deutsch- und Religionslehrer am Düsseldorfer Luisen-Gymnasium. „Ich habe mir das auch selbst beigebracht.“

Der auch von Hobbybastlern geschätzte Raspberry Pi ist ein vollständiger Computer mit einer riesigen Community und vielen Anwendungsmöglichkeiten – bis zu Robotik und künstlicher Intelligenz. „Es gibt unzählige Bastelanleitungen und Programme, etwa zum Bau eines WLAN-Radios, einer Wetterstation oder eines persönlichen Cloudservers“, sagt Hübner. Die britische Raspberry Pi Foundation stellt auf ihrer Website zudem viele Unterrichtsmaterialien zur Verfügung. Hübner: „Jede Lehrkraft kann den Raspberry Pi nutzen“ – und zwar schon in der Grundschule.

Für den Düsseldorfer Lehrer, der auch unter Medienistik.de bloggt und das Startup Codingschule mitaufbaute, sind Programmierkenntnisse ein wichtiger Teil digitaler Bildung – „und Schule muss die Grundprinzipien vermitteln“. Nur wer selbst einmal ein Programm geschrieben habe, verstehe den Aufbau des Internets oder wisse, wie Smartphones funktionieren. Hübner befasst sich seit 2013 mit dem Raspberry Pi: Damals kaufte er für die Computer-AG am St.-Georg-Gymnasium in Bocholt zehn dieser sogenannten Mikrocontroller samt Zubehör und erarbeitete ein Themenheft, um Schülerinnen und Schülern in einem halben Jahr Programmieren beizubringen. Gesamtkosten: rund 610 Euro, „weniger als ein Computer“.

„Dabei gibt es sofort Erfolgserlebnisse, das ist unglaublich motivierend.“ (Sebastian Connette)

Auch in der Politik sind frühe informatische Kompetenzen längst Thema. „Ich glaube, dass die Fähigkeit zum Programmieren eine der Basisfähigkeiten von jungen Menschen wird, neben Lesen, Schreiben, Rechnen“, erklärte Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU) auf der Deutsch-Französischen Digitalkonferenz 2016 in Berlin. In demselben Jahr wurde auf dem IT-Gipfel der Bundesregierung der vom Wirtschaftsministerium geförderte Calliope Mini vorgestellt. Mit diesem sollen alle Kinder ab der 3. Klasse fächerübergreifend Programmieren lernen.

Mit dem Mikrocontroller, der unter anderem über LEDs (Leuchtdioden), programmierbare Knöpfe, Sensoren, Mikrofon und Lautsprecher verfügt, sind einfache Experimente mit Licht und Sound, aber auch das Programmieren eines Lärmsensors, einer Blumenpflegestation oder eines Miniklaviers möglich. Auf der Website werden Experimente und Unterrichtsmaterial vorgestellt, ein Großteil unter offenen Lizenzen und frei nutzbar. Mit Editoren können am Computer Wenn-dann-Aktionen mit Programmierblöcken wie ein Puzzle zusammengesteckt werden. Diese Kommandos lassen sich in Code umwandeln und auf den Calliope kopieren, um so einzelne Funktionen zu steuern.

Hinter dem 35-Euro-Mini-Rechner steckt eine gemeinnützige GmbH. Jedoch: Auch Google – mit 1,1 Millionen US-Dollar größter Geldgeber –, SAP und Bosch sind Unterstützer; der Cornelsen Verlag steuert Lehrmaterial bei. In elf Ländern gibt es bisher zusammen mit den Kultusministerien gestaltete Pilotphasen. Die Länder wählen Bewerberschulen aus, Calliope versorgt diese kostenfrei mit Platinen. Bedingung ist die Fortbildung der Lehrkräfte. Im Saarland wird der Mini-Rechner bereits flächendeckend angeboten, das Landesinstitut für Pädagogik und Medien (LPM) schult Lehrende und erstellt freies Lern- und Lehrmaterial mit einer offenen Lizenz (OER – Open Educational Resources).

Sebastian Connette, Lehrer an der Ganztagsgrundschule Wiedheck in Saarbrücken, programmierte den Calliope mit seinen Schülerinnen und Schülern anfangs zum Beispiel so, dass die Namen der Kinder über das LED-Feld laufen. „Dabei gibt es sofort Erfolgserlebnisse, das ist unglaublich motivierend“, sagt Connette, der auch für das LPM und die Landesmedienanstalt Saarland (LMS) tätig ist. Nach einem halben Jahr waren die Kinder in der Lage, einen Würfel für ein Mensch-ärgere-dich-nicht-Spiel zu coden. Anfänglich wurde in einer AG programmiert, inzwischen ist das Board in den Unterricht integriert. Connette beobachtet „enorme“ Lernerfolge: Für den Würfelbau mussten die Kinder das Konzept der Variablen verstehen – das ist sonst erst auf weiterführenden Schulen Mathe-Thema.

„Die Lehrkräfte brauchen dieses Knowhow, wir hängen zu sehr hinterher.“ (Tobias Hübner)

Die Verbreitung des Calliope Mini ist derweil von Land zu Land unterschiedlich, auch Fortbildung und Finanzierung sind uneinheitlich organisiert. Laut Projektkoordinatorin Nora Perseke wurden bundesweit bislang rund 50.000 Geräte verkauft – unter anderem durch Cornelsen – und verschenkt. Von diesen gingen 20.000 spendenfinanziert an Pilotschulen und 30.000 etwa an schulische Einzelinitiativen, Jugendklubs oder Bastlerinnen und Bastler. Die ambitionierten Ziele des Unternehmens sind damit noch nicht erreicht.

In der Vergangenheit gab es zudem Kritik an der Unterstützung aus der Wirtschaft – von Lobbycontrol, aber auch der GEW: Die Konzerne könnten Einfluss auf Bildungsinhalte nehmen. Calliope weist dies zurück: Laut Satzung dürften Partner dies explizit nicht. Hübner sieht das Firmenengagement ebenfalls kritisch, gibt aber zu bedenken: Wenn Schulen sich diesem verweigerten, verzichteten sie auf viel technologisches Wissen. „Die Lehrkräfte brauchen dieses Knowhow, wir hängen zu sehr hinterher.“ Er fordert „klare Spielregeln, wie sich Unternehmen engagieren dürfen“ und Transparenz, „wer was finanziert“. Gäbe es Unterstützung durch US-Konzerne, sollten Schulen zudem Themen wie Datenmissbrauch, Steuertricks und unzumutbare Arbeitsbedingungen behandeln.

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