IdeenSet Unterwegs mit dem Digi-Zug Ttelbild

Relevanz und Übersicht

Die digitale Transformation ist in der heutigen Zeit so weit fortgeschritten, dass die Schülerinnen und Schüler den analogen Vorgang hinter einer Anwendung nicht mehr kennen, weil sie ihn in ihrem Alltag nicht mehr erleben. Die Digitalisierung verändert viele Vorgänge im Alltag, da sie via App oder elektronische Geräte gesteuert werden. Gerade für junge Kinder steht das Erleben und Erforschen von Vorgängen und Materialien im Vordergrund ihres Lernens.

Das vorliegende IdeenSet ist eine Ideen- und Materialsammlung einer mathematisch-technnischen Spiel- und Lernumgebung für ganz junge Kinder. Ausgehend von der Lebenswelt der Kinder wird eine Verbindung zwischen analogen und digitalen Spielen hergestellt. Das IdeenSet will auch die Funktion der Mechanik hinter digitalen Abläufen aufzeigen und damit eine Brücke zwischen den beiden Seiten bilden. Die Schülerinnen und Schüler sollen Inhalte aus den Bereichen MINT/Robotik auf spielerische Weise erleben und ihre Neugier und Fantasie im Spiel ausbauen.

Entdecken können die kleinen Kinder das Thema Reisen mit der Bahn (analog: Brio-Bahn, digital: Digi-Zug von Duplo-Lego), die Freizeit (analog: kleine Spielwelt, digital: Digi-Freizeitpark von Duplo-Lego) und mathematische Spiele in einem Reisekoffer, welche den Bereichen Bauen, Symmetrie/Gestalten, Zahlen/Zählen und Muster/Formen zugeordnet sind und viele Handlungsmöglichkeiten anbieten. Ein grosses Gewicht wird dabei auf die entwicklungsorientierten Zugänge aus dem Lehrplan 21 gelegt, um damit auch das Lernen der jungen und jüngsten Kinder in den Lehrplan 21 einzubetten.

Vorstellungen und Vorkenntnisse

Vorkentnisse Schülerinnen und Schüler

Die Schülerinnen und Schüler brauchen kein spezifisches Vorwissen, sondern Neugierde und Freude am spielerisch Tätigsein und am Ausprobieren des Spielangebotes. Ein wichtiges Ziel ist die spielerische Förderung der jungen und jüngsten Schülerinnen und Schüler unter Einbezug ihres mathematischen, technischen und digitalen Vorwissens. Durch das spielerische, gestaltende, fragende Tätigsein können sich die Schülerinnen und Schüler auch mit ihren eigenen Ideen und Vorstellungen auseinandersetzen und viele wichtige Erfahrungen machen. Dabei entwickeln oder erfinden sie ihre eigene Logik für die Verbindung zwischen analogen und digitalen Vorgängen. Durch das Spiel haben Mädchen und Jungen bereits in jungen Jahren die Möglichkeit ihre Potenziale in den Fachbereichen Mathematik, Informatik, Konstruktion, Technik (Programmierung) und damit im Themenbereich MINT zu entdecken.

Vorkentnisse Lehrpersonen

Die Lehrpersonen brauchen kein Vorwissen im Bereich Programmieren, sollten das Spielset Digi-Zug von DUPLO-LEGO jedoch vorher selber ausprobieren, um sich die Funktionen und Anwendungen der einzelnen Teile zu erschliessen.

Lerngegenstand und thematische Schwerpunkte

Die Schülerinnen und Schüler können beim Spiel mit dem Digi-Zug ihre visuelle Wahrnehmung und die visuokonstruktiven Fähigkeiten (gleich-ungleich, Farben-Formen-Anzahlen, links und rechts, bauen, usw.) schulen. Dabei werden die exekutiven Funktionen im Bereich des visuell-räumlichen logischen Denkens (suchen und finden, bauen, usw.) gefördert und das rechnerische Denken und der Aufbau des Zahlenbegriffs / Mengenverständnisses (wie viele?) wird angeregt. Die Schülerinnen und Schüler sollen beim Spielen eine forschende und entdeckende Haltung einnehmen, denn diese Erlebnisse fördert die Entdeckerlust und Neugierde für das spätere Lernen in den Bereichen Mathematik, Informatik, Konstruktion, Technik (Programmierung) und MINT. Durch das Freispiel-Angebot Digi-Zug erhalten die jüngsten Kinder des Zyklus 1 die Möglichkeit, sich spielerisch und mit differenziertem Anspruchsniveau mit Aspekten von MINT/Robotik auseinander zu setzen. Der Digi-Zug eignet sich sowohl für haptische, soziale, sprachliche wie erste Programmier-Erfahrungen (Sequenzen, Schleifen und bedingte Anweisungen).

Grundlagen

Wie ein möglicher Einstieg mit dem Digi-Zug gestaltet werden könnte, sowie die Grundlagen und weitere Lerneinheiten von LEGO sind im Themenschwerpunkt "Grundlagen" aufgeführt.

Bauen & Konstruieren

Im Themenschwerpunkt "Bauen & Konstruieren" enthalten sind unter anderem vielfältige Anleitungen zum Schienenbau. Die Lernenden können Schienennetze nach Anleitung bauen oder selber konstruieren.

Formen & Muster

Der Themenschwerpunkt "Formen & Muster" bietet eine Sammlung von Aufgaben, anhand deren die Lernenden einfache geometrischen Formen kennen lernen. In einem weiteren Schritt können nach Vorlage oder selber "Bilder" gebaut bzw. gelegt werden.

Zahl & Zählen

Neben dem Leiterlispiel enthält der Themenschwerpunkt Ideen und Lerneinheiten zum Mathe-Zug, welcher ebenfalls in der Medien- und Materialkiste enthalten ist.

Symmetrie & Spiegeln

Faltanleitungen und weitere ausgewählte online Lernangebote bietet der Themenschwerpunkt "Symmetrie & Spiegeln" an.

Verstehensorientiert lernen auf den drei Repräsentationsebenen des Lernens

Operationen, Begriffe und Beziehungen können handelnd, bildhaft und sprachlich-symbolisch dargestellt werden. Für das verstehensorientierte Lernen ist der Wechsel zwischen diesen drei Darstellungsformen bedeutsam. Deshalb sind Lernanlässe zu schaffen, bei denen konkrete Situationen oder bildliche Darstellungen in die abstrakte Fachsprache übertragen oder umgekehrt Begriffe oder Terme konkretisiert werden.

Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit mathematisch gehaltvollen Anschauungsmitteln, Modellen und Strukturen auseinander. Dadurch können sie mathematische Sachverhalte besser verstehen, Erkenntnisse gewinnen und Operationen, Begriffe, Verfahren und Konzepte anwenden Zum Fachbereichslehrplan Mathematik

Das bedeutet, die Schülerinnen und Schüler sollen nicht nur mathematische Verfahren ausführen und Basisfakten abrufen, sondern lernen «zu verstehen». Dabei sollen sie Denk- und Vorgehensweisen entwickeln, die effizient und wenig fehleranfällig sind. Die Aufgaben müssen so angepasst sein, dass Raum für Entdeckung und eigenes Denken möglich ist. Dabei ist der Wechsel der Darstellungsform mit «Übersetzung» wichtig für den Verständnisaufbau, was im vorliegenden IdeenSet folgendes bedeuten könnte:

  • Enaktiver Modus: Erfassung eines Sachverhaltes durch eigene Handlungen z.B. Bauen mit dem Digi-Zug
  • Ikonischer Modus: Erfassung eines Sachverhaltes durch Bilder z.B. Bild oder Plan des Digi-Zuges
  • Symbolischer Modus: Erfassung eines Sachverhaltes durch Symbole wie Texte oder Zeichen z.B. Erklärung des Bildes und Benennung von Anzahl Schienen oder Zugwagen hin zu einer symbolischen Darstellung in die Sprache der Mathematik: z.B. 2 (Schienenstücke) und 4 (Zugwagen)

Abbildung: Darstellung der drei Repräsentationsmodi des E-I-S-Prinzips nach Bruner (in Anlehnung an PIKAS)

Abbildung: Darstellung der drei Repräsentationsmodi des E-I-S-Prinzips nach Bruner (in Anlehnung an PIKAS)

Die Lego Angebote fördern bei den Schülerinnen und Schülern unter anderem das Interesse und die Kompetenzen in den Bereichen Mathematik, Informatik, Konstruktion, Technik (Programmierung) und MINT und helfen dabei die Lehrplanziele zu erreichen.

Zur Kurzbeschreibung

Zur Website "Mathe inklusiv mit PIKAS"

Zum Vierphasenmodell von "PIKAS"

Organisation und Verlauf

Organisation

  • Freie Spielecke im Kindergarten/Schulzimmer
  • Spielset DUPLO-Digi-Zug (inklusive motorisierter Lokomotive mit Licht- und Geräuscheffekten, 1 Farbsensor, 5 farbigen Aktionssteinen, 2 Weichen sowie Spielzeugschienen einschliesslich Übergängen, Haltestellen und 5 Verkehrsschildern), mit oder ohne App

Der Zeitaufwand ist individuell gestaltbar, da es sich um ein Freispielangebot mit Impulsen und Begleitung handelt.

Verlauf

Die Aufgaben basieren auf dem Modell kompetenzfördernder Aufgabensets nach Wilhelm et al. (2016) (Kalcsics und Wilhelm, 2017). Das Modell versteht den Aufbau von Kompetenzen als Prozess und nicht als blosse Aneinanderreihung von Lernaufgaben.

Didaktische Phase Aufgaben
Explorieren Als ersten Schritt eignet sich ein gemeinsames Öffnen der Schachtel im Kreis, in der Halbklasse oder einer Kleingruppe. Idealerweise ist eine Spielecke im Kindergarten/Klassenzimmer bereits vorbereitet worden, zum Beispiel mit einem Teppich, so kann das Öffnen der Schachtel gleich in der Spielecke vorgenommen werden. Gemeinsam mit den Kindern den Inhalt anschauen, Farben, Formen, einzelne Spielstücke benennen und durch Fragen/Beobachtungen der Handlungen der Kinder so auch gleich in Erfahrung bringen, wie viele Vorerfahrungen resp. Vorwissen die Kinder bereits im Umgang mit dem Duplo-Zug mitbringen. Entsprechend den Vorstellungen der Kinder eine Bahn und diverse Szenen wie Bahnhof, Bahnübergang etc. bauen und gemeinsam spielen. Länge dieser Sequenz je nach Bedarf resp. Gruppengrösse.
Erarbeiten Nach dem Einrichten der neuen Spielecke mit der gewohnten Spiel- resp. Arbeitsverteilung weiterfahren, die interessierten Kinder dürfen in der neuen Spielecke mit dem Digi-Zug gleich weiterspielen und sich mit den neuen Spielmaterialien beschäftigen. Die Kinder in der Spielecke dürfen auch die Kartensets erkunden und die darauf abgebildeten Szenen versuchen nachzubauen und nachzuspielen. In einem erstem Schritt wenden sich die Kinder selbständig diesen Karten zu und bearbeiten die Aufgabenstellungen ebenfalls selbständig, die Lehrperson hält sich im Hintergrund, beobachtet aber das Vorgehen, die Strategien, das soziale Miteinander etc. der spielenden Kinder und verfeinert dabei ihre Beobachtungen und Interpretationen zum Vorwissen der Kinder bezüglich Umgang mit dem Duplo- (Digi)- Zug. Die Lehrperson reagiert auf Fragen der Kinder mit Hinweisen und Erklärungen.
Üben und Vertiefen Der Digi-Zug wird als ständiges Freispiel-Angebot über längere Zeit zur Verfügung gestellt. So finden auch von Beginn an eher weniger interessierte Kinder möglicherweise über das Spiel mit ihren interessierten Freunden einen erleichterten Zugang und erleben intensive Phasen der Übung und Vertiefung. Die Kinder, welche am neuen Spielort erste Erfahrungen haben sammeln können, dürfen im Plenum von ihren Erfahrungen erzählen. Stufenspezifisch macht es Sinn, wenn die Kinder Gebautes und Erfahrenes im Kreis zeigen resp. vorführen dürfen, evtl. besteht auch die Möglichkeit, dass die Kinder sich wieder in der neuen Spielecke versammeln und gleich vor Ort (im Kontext) von ihren Erfahrungen erzählen dürfen (enorme sprachliche Erleichterung insbesondere für die jungen und/oder fremdsprachige Kinder). Die Lehrperson gibt zusätzliche Hinweise und Hilfestellungen.
Anwenden In einem nächsten Schritt (zum Beispiel am nächsten Tag) werden die Erfahrungen der Kinder nochmals im Kreis mündlich zusammengetragen und von der Lehrperson im Sinne einer Lektion im Kreis eingeordnet. Alle Materialien (Schienen, Bauklötze, Zug, etc.) werden von der Lehrperson vorgestellt, gezeigt und benannt, so dass alle Kinder die korrekten Ausdrücke hören. Ebenfalls wird ihre Funktion erklärt und vorgeführt. Die Lehrperson ermöglicht durch diesen Input sprachliche Förderung und korrektes Benennen der einzelnen Teile, zudem gibt sie einen Spielimpuls für diejenigen Kinder, die sich bis anhin noch nicht für das Spielangebot interessiert zeigten. Die Kinder werden möglichst eingebunden, in dem immer wieder Fragen gestellt werden zu den konkreten Spielerfahrungen und/oder Ideen der Kinder. Je nach Bedarf (wenn das Spiel ins Stocken gerät oder die Spielecke nicht mehr oft genutzt wird oder aber weiterführende Fragen von Kindern kommen) wird ein neuer Spielimpuls gegeben und die App vorgestellt. Die Einführung der App erfolgt wieder in der Spielecke selbst mit den daran interessierten Kindern, resp. einer Kleingruppe oder Halbklasse. Die Lehrperson achtet hier besonders auf die Vorkenntnisse der Kinder und die entwicklungsbedingt unterschiedlichen Voraussetzungen zur Abstraktionsfähigkeit bei der Einführung der App. Durch konkretes Ausprobieren und Fragen stellen sollen die Kinder angeregt werden, mit Hilfe der App Sequenzen, Schleifen und bedingte Anweisungen zu programmieren, und den Digi-Zug ausführen sehen. Wichtig hier die Strategie, dass der Digi-Zug nur macht, was/wie wir ihn programmieren, wenn er also etwas anderes machen soll, müssen wir ihn anders programmieren, andere Befehle geben. Wiederholungen und Ausprobieren ist extrem wichtig und die Angst vor dem Aufbau möglicher Fehlkonzepte unbegründet.
Übertragen Im Kreis dürfen die Kinder regelmässig zeigen, was sie herausgefunden haben, resp. wie sie Probleme gelöst haben. Auch hier: die Kontextualisierung (also das vorzeigen in der Spielecke selbst oder das Vorführen mit Material im Kreis) entlastet sprachlich und ermutigt die Kinder, ihre Erfahrungen in eigene Worte zu fassen. Je nach Bedarf gibt die Lehrperson Impulse oder weiterführende Aufgaben für die sich interessiert zeigenden Kinder oder Kindergruppen. Je nach Verlauf und Nutzung der Spielecke, resp. Bedarf an weiteren Impulsen kann die Lehrperson weitere Knobelaufgaben in der Spielecke zur Verfügung stellen. Wird eine inhaltliche Weiterarbeit angestrebt, eignen sich Angebote aus dem WeDo 2.0 als Anschluss. Wird ein Transfer angestrebt, eignet sich die Weiterarbeit mit den BeeBots.

Lehrplanbezug und Beurteilung

Entwicklungsorientierte Zugänge

Wahrnehmung
Die Schülerinnen und Schüler...

  • machen sich über die Wahrnehmung von Gegenständen, Situationen und Vorgängen mit der Aussenwelt vertraut
  • nehmen ihren Körper in Zeit und Raum und über die Interaktion mit der Umwelt wahr
  • fokussieren ihre Aufmerksamkeit und üben das genaue Beobachten
  • bauen durch Erfahrung ein entsprechendes Begriffsfeld auf

Zusammenhänge und Gesetzmässigkeiten
Die Schülerinnen und Schüler…

  • erschliessen sich Zusammenhänge und kausale Gesetzmässigkeiten
  • bauen sich Begriffe und Konzepte auf, die sie im Alltag gebrauchen und einsetzen
  • reflektieren ihre Vorstellungen und entwickeln diese weiter, angeregt durch Fragen wie “Warum ist das so?” oder “Wozu dient dies?"

Räumliche Orientierung
Die Schülerinnen und Schüler…

  • erkunden ihren Lebensraum (Wohnumgebung, Schulareal, Schulweg)
  • lernen unterschiedliche Nutzungen von Räumen kennen (Innenräume, Aussenräume)
  • erkennen räumliche Merkmale, Zusammenhänge und Funktionen
  • zeichnen und beschreiben Räume aus ihrer Lebenswelt und Fantasie
  • lesen und verstehen einfache Darstellungen von Räumen (z.B. Pläne, Krokis, Fotos)

Zeitliche Orientierung
Die Schülerinnen und Schüler…

  • denken Handlungsabfolgen aus, führen sie durch und reflektieren sie
  • schätzen und messen die Zeitdauer von Handlungen

Überfachliche Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler können …

  • Gruppenarbeiten planen (SK*)
  • Verschiedene Formen der Gruppenarbeit anwenden (SK*)
  • sich auf eine Aufgabe konzentrieren und ausdauernd und diszipliniert daran arbeiten (PK*)
  • sich Unterstützung und Hilfe holen, wenn sie diese benötigen (PK*)
  • neue Herausforderungen erkennen und kreative Lösungen entwerfen (MK*)

SK*: Soziale Kompetenzen PK*: Personale Kompetenzen MK*: Methodische Kompetenzen

Mathematik

Die Schülerinnen und Schüler können …

  • Linien aufzeichnen und ordnen (z.B. kurz, lange, gerade, gewellte Linien) (MA.2.A.1a)
  • Stecken, (Kreise, Dreiecke, Quadrate, Rechtecke sowie Kugeln und Würfel) ordnen und beschreiben. Sie verwenden die Begriffe länger, kürzer, am längsten, am kürzesten, grös-ser, kleiner, am grössten, am kleinsten (MA.2.A.1b)
  • Raumlagen mit den Begriffen zwischen, neben, auf, über, unter, innerhalb, ausserhalb, in der Mitte, vor, hinter, links, rechts beschreiben (MA.2.A.1c)
  • Konstanz von Längen (und Volumen) bei Veränderung der Gestalt erfahren (MA.2.A.3a)
  • die Längen unterschiedlicher Linienverläufe vergleichen (MA.2.A.3a)
  • Unterschiede zwischen sichtbaren Formen oder Raumlagen und Erinnerungsbildern ermit-teln (MA.2.C.3b)
  • Längen (und Volumen) verteilen (MA.3.A.2a)

NMG

Die Schülerinnen und Schüler können …

  • Objekte auf verschiedene Arten in Bewegung bringen und über die Unterschiede sprechen (z.B. Spielzeugauto, Schaukel, Ball: rollen, prellen, werfen; Feder aufziehen). (NMG 3.1.a)
  • im Alltag gebräuchliche Signale erkennen und deren Bedeutung beschreiben (z.B. Sirene der Feuerwehr, Verkehrsampel, Handzeichen).(NMG 4.1.a)
  • spielerisch und modellartig technische Geräte und Anlagen nachkonstruieren und dabei Vermutungen zu Konstruktion und Funktion anstellen sowie reale Beispiele suchen und beschreiben (NMG 5.1.b).
  • die Lage und Richtung von Objekten im eigenen Erfahrungsraum beschreiben und dabei Orientierungsmuster anwenden (z.B. links/rechts, oben/unten, vorne/hinten) (NMG 8.4.a)
  • auf Karten und Plänen der Region, des Wohnortes der Schweiz, der Welt und auf dem Globus erkennen und zeigen, welche Orte und Gebiete sie schon kennen und diese be-schreiben (NMG 8.a.b)
  • alte und moderne Dinge vergleichen. Was ist gleich? Was ist anders? (z.B. Werkzeuge, Kleider, Essen) (NMG 9.2.b)

Medien und Informatik

Die Schülerinnen und Schüler können …

  • sich über Erfahrungen in ihrer unmittelbaren Umwelt, über Medienerfahrungen sowie Erfah-rungen in virtuellen Lebensräumen austauschen und über ihre Mediennutzung sprechen (z.B. Naturerlebnis, Spielplatz, Film, Fernsehen, Bilderbuch, Hörspiel, Lernprogramm) (MI 1.1.a)
  • formale Anleitungen erkennen und ihnen folgen (z.B. Koch- und Backrezepte, Spiel- und Bastelanleitungen, Tanzchoreographien) (MI.2.2.a)
  • Geräte ein- und ausschalten, Programme starten, bedienen und beenden sowie einfache Funktionen nutzen (MI 2.3.a)
  • mit grundlegenden Elementen der Bedienoberfläche umgehen (Fenster, Menu, mehrere geöffnete Programme) (MI 2.3.d)

Beurteilung

Die Lernspuren werden von den Schülerinnen und Schülern laufend dokumentiert. Die Lernenden berichten einander in regelmässigen Abständen, was sie bereits herausgefunden haben und welche Schlüsse sie daraus ziehen. So erhält die Lehrperson Gelegenheit, den individuellen Lernprozess einzuschätzen und zu unterstützen (formative Beurteilung).

Beurteilung kann auch spezifisch für jeden thematischen Schwerpunkt formuliert werden EBLB

Weitere Hinweise

Als Ergänzung zur Eisenbahnanlage Digi-Zug bietet sich der Mathe-Zug oder der Vergnügungspark MINT+ an. Auch hier werden die Kinder zum Bauen und Spielen mit technischen und physikalischen bedachten Bausteinen angeregt. Damit wird spielerisch der Zugang zu der späteren Fächergruppe Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik gelegt. Die Kinder lernen beim Spiel vieles über Zahnräder, Bewegung, Messung und das Lösen von Problemstellungen innerhalb der Spielanlage.