Die Schülerinnen und Schüler sollen in dieser Unterrichtseinheit zwei Spiele in Scratch programmieren. Der Unterricht findet mit 45 Minuten pro Woche über 12 Wochen statt, die Planung hat deshalb einen langsamen Fortschritt geplant. Die Schülerinnen und Schüler haben bereits Erfahrung mit Scratch, der praktische Leitfaden praktische Leitfaden zur Einführung von Scratch wurde bereits durchgeführt. Um die Tragweite über den Informatikunterricht hinaus zu erweitern, beziehen wir einige der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (Sustainable Development Goals, SDGs) in die Unterrichtseinheit ein. Diese sind auf der Website der Vereinten Nationen unter folgendem Link zu finden: https://17ziele.de: 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung Zwei Spiele passend zu zwei der Ziele werden den Schülerinnen und Schüler spezifisch vorgeschlagen
Spiel 1: Spielfigur sammelt Müll im Labyrinth und wirft ihn weg (Quelle: Ziel 12 - Nachhaltige/r Konsum und Produktion)
Spiel 2: Spielfigur sammelt Regentropfen (Quelle: Ziel 6 - Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen)

Diese Unterrichtseinheit wurde in dieser Art entworfen, weil sie auf vielfältige Weise die Fundamentalen Ideen der Informatik erfüllt (nach Schwill, Andreas, 2011):

• Horizontalkriterium: In dieser Unterrichtseinheit werden grundlegende Konzepte der Informatik vermittelt. Dazu gehören Inhalte wie Variablen, Operatoren, Schleifen, Bedingungen und Objektorientierung. Diese Konzepte werden nicht nur in der Informatik verwendet, sondern helfen auch, ein strukturiertes und algorithmisches Denken zu fördern. Außerdem werden Themen der Nachhaltigkeit und Verantwortung integriert, welche zeigen, dass die Informatik mit den Inhalten der realen Welt verwoben ist.
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• Vertikalkriterium: Die grundlegenden Inhalte und Konzepte der Informatik werden immer wieder zur Anwendung kommen. Konzepte wie Variablen, Operatoren, Schleifen, Bedingungen und auch die Objektorientierung werden auch im späteren Informatikunterricht sowie in vielen weiterführenden Berufs- und Bildungswegen eine fundamentale Rolle spielen. Die Schülerinnen und Schüler werden in dieser Unterrichtseinheit mit diesen Konzepten vertraut gemacht.
• Zeitkriterium: Die vermittelten Konzepte haben sich seit der Entstehung der Informatik entwickelt und sich seither bewährt. Sie werden auch weiterhin in der Informatik relevant sein, in ihrer grundsätzlichen Form, unabhängig von technologischen Entwicklungen.
• Sinnkriterium: Die Schülerinnen und Schüler sind von technologischen Produkten umgeben und nutzen diese täglich. Deshalb ist es wichtig, ihnen ein grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise dieser Produkte zu vermitteln. Die Schülerinnen und Schüler sollen erkennen, dass sie nicht nur Konsumenten, sondern auch Produzenten von Technologie sein können.

Wir bringen außerdem die folgenden Fachdidaktischen Prinzipien in die Unterrichtseinheit ein:

Use-Modify-Create

In dieser Unterrichtseinheit orientieren wir uns an der Use-Modify-Create Methode. Da die Schülerinnen und Schüler bereits mit Scratch vertraut sind, können wir sie schnell in ein Projekt einführen anhand der vorbereiteten Materialien. Die Materialien sind zuerst sehr stark vorgegeben um schnell ein funktionierendes Spiel zu erstellen. Die Schülerinnen und Schüler sind dann dazu angehalten, das Spiel zu modifizieren und eigene Ideen einzubringen. Zuerst sind ein paar Ideen vorgeschlagen, am Ende können die Schülerinnen und Schüler Ihrer Kreativität freien Lauf lassen. Hiermit geht das Projekt, wie von der Use-Modify-Create Methode geplant, von einem fest vorgeschlagenen Inhalt ("Nicht Meins") zu einem individuellen Projekt ("Meins"). Quelle

WHAT?!? A MESS Debugging

Das Acronym werden wir vielleicht nicht direkt verwenden können, aber die Ideen daraus zum Debugging sind sehr nützlich. Wir werden die Schülerinnen und Schüler immer wieder dazu anleiten, ihre Programme zu analysieren und Fehler zu finden. Quelle

• (What) Was hätte das Programm tun sollen?
• (How) Was hat das Programm tatsächlich getan?
• (Analyze) Was haben wir beobachtet?
  • Was hat das Kostüm getan?
  • Analysiere das Programm Schritt für Schritt, halte Ausschau nach "A MESS"
    • (Arguments) Teile, die ich an einem Block verändern kann (Wörter, Zahlen, Farben, Dropdown)
    • (Missing) Blöcke, die fehlen
    • (Extra) Blöcke, die nicht benötigt werden
    • (Scrambled) Blöcke, die in der falschen Reihenfolge sind
    • (Substitute) Blöcke, die falsch verwendet wurden
• (Three before me) Wenn du den Fehler immer noch nicht gefunden hast, frage drei andere Schülerinnen und Schüler

Ich orientiere mich am Bildungsplan 2016 für das Gymnasium Baden-Württemberg, Klassenstufe 7 im Fach Informatik (Aufbaukurs) (Quelle: Bildungsplan Gymnasium - Informatik (Aufbaukurs Informatik 7. Klasse)). Die Unterrichtseinheit wird im Kontext des Themenfelds "Algorithmen" durchgeführt. In dieser Unterrichtseinheit werden den Schülerinnen und Schülern die folgenden inhaltsbezogenen Kompetenzen vermittelt:

Stunden	Inhaltsbezogene Kompetenzen	Inhalt
1+2+3	(1) Die algorithmischen Grundbausteine Anweisung und Sequenz erläutern	Position und Richtung einer Figur mittels einer Folge von Anweisungen ändern Eine Figur mittels ereignisgesteuerter Programmierung durch Tastendruck bewegen
4+5+6	(1) Die algorithmischen Grundbausteine Schleife/Wiederholung, Verzweigung und Bedingung erläutern (2) Algorithmen als Verknüpfung von Anweisungen und Kontrollstrukturen beschreiben (6) Grafische Veranschaulichungen von Algorithmen erklären (auch formale Notationen) (7) Codeabschnitte schrittweise untersuchen und deren Wirkung beschreiben	Figuren und Bühnenbilder erstellen und verändern Figuren so programmieren, dass sie Anweisungsfolgen unter verschiedenen Bedingungen wiederholen Verzweigungen in Anweisungsfolgen mit einbeziehen Bedingungen mit Vergleichsoperatoren formulieren Schleifen verwenden: wiederhole ... mal; wiederhole bis ...; wiederhole fortlaufend Verzweigungen einsetzen: falls-dann, falls-dann-sonst
7+8+9	(3) Variablen als änderbaren Wertespeicher (z.B. Punktestand, Zähler) erläutern (5) Algorithmen in einer geeigneten (z.B. visuellen) Programmierumgebung implementieren und dabei Variablen und algorithmische Grundbausteine zielorientiert anwenden	Variablen als Speicher für die Schrittweite von Figuren verwenden Variablen durch Tastaturereignisse änderbar machen Logische Verknüpfungen in Bedingungen verwenden
10+11+12	(4) Algorithmen zu gegebenen Problemstellungen entwerfen	Eigene Projekte

Quelle Um die Tragweite über den Informatikunterricht hinaus zu erweitern, beziehen wir einige der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (Sustainable Development Goals, SDGs) in die Unterrichtseinheit ein. Diese sind auf der Website der Vereinten Nationen unter folgendem Link zu finden: https://17ziele.de: 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung Zwei Spiele passend zu zwei der Ziele werden den Schülerinnen und Schüler spezifisch vorgeschlagen
Spiel 1: Spielfigur sammelt Müll im Labyrinth und wirft ihn weg (Quelle: Ziel 12 - Nachhaltige/r Konsum und Produktion)
Spiel 2: Spielfigur sammelt Regentropfen (Quelle: Ziel 6 - Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen)
Es stehen noch weitere Spiele zur Verfügung die zwei weitere Ziele mit einbeziehen, die aber den Rahmen der Unterrichtseiheit sprengen würden, sollten die Schülerinnen Interesse haben, können diese mit einbezogen werden.(Übersichtsseite, siehe "Nachhaltigkeit mit Scratch"), stattdessen werden die Schülerinnen und Schüler aber dazu animiert, ihre eigenen Kreativen Ideen einzubringen um eine gesunde Diskussion zu fördern.

Stunden	Prozessbezogene Kompetenzen	Inhalt
1+2+3	(1) Erkenntnisse über das Verhalten von informatischen Systemen durch Analyse gewinnen (3) Kenntnisse über den inneren Ablauf informatischer Systeme im Alltag nutzen (6) Einen eigenen Standpunkt zu ethischen Fragen in der Informatik einnehmen und argumentativ vertreten	Durch die Analyse der Spiele erkennen die Schüler die verwendeten Kontrollstrukturen und verstehen die Funktionalität. Das Müllsammelspiel hilft, die Bedeutung von Umweltschutz zu diskutieren. Das Regentropfenspiel hilft, die Bedeutung von Wasserressourcen zu diskutieren.
4+5+6	(2) Informatische Modelle mit der jeweiligen Realsituation vergleichen (4) Entscheidungen auf der Grundlage informatischen Sachverstands treffen und sachgerecht begründen (5) Auswirkungen von Computersystemen auf Gesellschaft, Berufswelt und persönliches Lebensumfeld bewerten	Die Schüler vergleichen die modellierten Spielwelten mit realen Situationen, z.B. Umweltschutz im Müllsammelspiel. Sie treffen programmatische Entscheidungen und begründen diese, z.B. warum bestimmte Bedingungen und Schleifen verwendet werden. Sie bewerten die Auswirkungen von Computersystemen auf das persönliche Lebensumfeld, z.B. wie Spiele zu Bewusstsein und Verhalten beitragen können.
7+8+9	(1) Erkenntnisse über das Verhalten von informatischen Systemen durch Analyse gewinnen (4) Entscheidungen auf der Grundlage informatischen Sachverstands treffen und sachgerecht begründen (5) Auswirkungen von Computersystemen auf Gesellschaft, Berufswelt und persönliches Lebensumfeld bewerten	Erweiterung der Müllsammel- und Regentropfenspiele. Präsentation und Diskussion der Projekte im Klassenverband. Die Schüler gewinnen durch Analyse ihrer eigenen Projekte und der Projekte ihrer Mitschüler Erkenntnisse über das Verhalten von informatischen Systemen. Sie treffen fundierte Entscheidungen und begründen diese sachgerecht. Sie diskutieren die Auswirkungen ihrer Spiele auf das persönliche Lebensumfeld und gesellschaftliche Aspekte, z.B. wie Spiele zur Bildung und Sensibilisierung beitragen können.
10+11+12	(4) Algorithmen zu gegebenen Problemstellungen entwerfen (1) Erkenntnisse über das Verhalten von informatischen Systemen durch Analyse gewinnen (2) Informatische Modelle mit der jeweiligen Realsituation vergleichen	Die Schüler entwerfen eigene Algorithmen zur Lösung der gestellten Aufgaben. Sie analysieren die Funktionalität ihrer Lösungen und vergleichen diese mit realen Szenarien. Die Schülerinnen und Schüler besprechen, wie die gelernten Konzepte in der realen Welt angewendet werden können.

Die Schülerinnen und Schüler werden anhand von zwei vordefinierten Spielideen, die Aspekte der nachhaltigen Entwicklung thematisieren, ihre Scratch-Projekte entwickeln. Die technischen und kreativen Anforderungen sowie die Bewertungskriterien werden wie folgt festgelegt:

• Technische Anforderungen:
  • Variablen: Nutzung verschiedener Variablenarten zur Verwaltung von Spielzuständen, Punktzahlen und Zeiteinstellungen.
  • Operatoren: Einsatz von mathematischen und logischen Operatoren zur Steuerung von Spielelementen und zur Entscheidungsfindung.
  • Schleifen: Verwendung von Schleifen zur Implementierung wiederkehrender Aktionen wie Bewegungen oder sich wiederholende Spielereignisse.
  • Bedingungen: Anwendung von Bedingungsstrukturen, um auf Spieleraktionen zu reagieren und den Spielverlauf anzupassen.
  • Objektorientierung: Manipulation von Objekten (Sprites) und deren Eigenschaften, um Interaktionen und Zustandsänderungen im Spiel zu realisieren.
• Kreative Anforderungen:
  • Spielkonzept und Design: Weiterentwicklung eines Spiels basierend auf einem der vorgegebenen Themen, das klar und verständlich bleibt.
  • Benutzerinteraktion: Gestaltung einer intuitiven und reaktiven Benutzeroberfläche, die einfache Steuerung ermöglicht.
  • Grafik und Audio: Kreativer Einsatz von Grafiken und Soundeffekten, um das Spiel ansprechender zu machen.
• Bewertungskriterien:
  • Anwendung der Programmierkonzepte: Bewertung basiert auf der Integration und effektiven Nutzung der oben genannten technischen Aspekte.
  • Kreativität und Originalität: Beurteilung der Einzigartigkeit des Spielkonzepts und der kreativen Umsetzung der vorgegebenen Themen.
  • Benutzerfreundlichkeit und Spielbarkeit: Einfachheit der Bedienung und Zugänglichkeit des Spiels.
  • Dokumentation und Präsentation: Fähigkeit der Schüler, ihre Projekte zu dokumentieren und deren Entwicklung und Funktion im Klassenverband zu präsentieren.

Dieser Bewertungsbogen dient zur objektiven Beurteilung der Scratch-Projekte der Schülerinnen und Schüler. Bewertet werden die technischen, kreativen und präsentatorischen Aspekte der Projekte, einschließlich der Dokumentation und grafischen Darstellung des Spielablaufs.

	Kriterien	Punkte	Maximalpunkte
Technische Umsetzung			25
Technische Umsetzung	Variablen, Operatoren, Schleifen und Bedingungen werden in den vorgegebenen Teilen der Projekte verwendet.
	Die Objektorientierte Implementeriung der Scratch-Figur wird in den vorgegebenen Teilen der Projekte verwendet.
	Die beiden Spiele funktionieren wie in den Einführungsvideos beschrieben.
	Variablen, Operatoren, Schleifen und Bedingungen werden zu mindestens einem der Spiele hinzugefügt um die Funktionalität zu erweitern.
	Die Objektorientierte Implementeriung der Scratch-Figur wird mindestens einem der Spiele hinzugefügt um die Funktionalität zu erweitern.
Kreativität			20 (5)
	Originalität und thematisch passende Ergänzungen des Spielkonzepts.
	Kreative Nutzung von Grafiken.
	Kreative Nutzung von Soundeffekten.
	Kreative Nutzung einer einfachen Animation.
Benutzerfreundlichkeit	Einfachheit der Steuerung, intuitive Bedienbarkeit und Zugänglichkeit des Spiels.		10
Dokumentation	Klarheit und Vollständigkeit der Dokumentation, einschließlich der Erklärung des Codes und der Spielmechanik.		20(5)
Präsentation	Qualität der Präsentation der Projekte, Fähigkeit, das Projekt und dessen Funktionalitäten zu erklären.		20(5)

Die maximale Punktzahl beträgt 100 Punkte plus eventuelle Zusatzpunkte. Jedes Kriterium wird separat bewertet und trägt zur Gesamtpunktzahl bei. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Möglichkeit haben, ihre Ergebnisse und Erkenntnisse in einer Abschlusspräsentation zu diskutieren und zu reflektieren.

Stunde	Thema	Inhalt
1	Einführung und Spielüberblick	Vorstellung der Ziele der Unterrichtseinheit, Besprechung der 17 Ziele für nachhaltige Entwicklung.
2	Grundlagen von Scratch, Debugging, Gruppeneinteilung	Wiederholung der Grundlagen von Scratch mit Bezug auf die Unterlagen, Erklärung des WHAT?!? A MESS Debugging Ansatzes. Am Ende der Stunde Gruppeneinteilung (Zweiergruppen).
3	Projektstart, Programmierung des ersten Spiels	Gemeinsames schauen des Erklärvideo des ersten Spiels, dann aufteilen in die Zweiergruppen. Die Schülerinnen und Schüler beginnen mit der Programmierung des ersten Spiels, indem sie die vorgegebenen Materialien verwenden.
4-5	Programmierung des ersten Spiels	Die Schülerinnen und Schüler programmieren des ersten Spiels, indem sie die vorgegebenen Materialien verwenden. Dabei benutzen sie die besprochenen Debugging Ansätze.
6	Reflexion erstes Spiel	Die Erfahrungen die während der Programmierung des ersten Spiels gewonnen wurden, werden besprochen.
7-8	Programmierung des zweiten Spiels	Die Schülerinnen und Schüler programmieren des ersten Spiels, indem sie die vorgegebenen Materialien verwenden. Dabei benutzen sie die besprochenen Debugging Ansätze.
9	Reflexion zweites Spiel, Entscheidung welches Spiel erweitert werden soll	Die Erfahrungen die während der Programmierung des zweiten Spiels gewonnen wurden, werden besprochen. Schülerinnen und Schüler entscheiden, welches Spiel sie erweitern möchten und erklären wieso und welche Idee sie haben.
10-11	Umsetzung der Erweiterung und Vorbereitung der Präsentation	Die Schülerinnen und Schüler erweitern das ausgewählte Spiel und bereiten eine Präsentation für die Abschlussvorstellung vor.
12	Projektpräsentation und Bewertung	Die Schüler präsentieren ihre Projekte und erhalten Feedback von Lehrern und Mitschüler*innen.

Umsetzung des Spiels "Räum das Labyrinth auf" in Scratch:

• 1.1 Figur steuern
  • Auswählen des richtigen Charakters; wichtig, um das Labyrinth anstatt des Seesterns zu bewegen.
  • Definition des Labyrinth-Anfangs; Orientierungshilfe durch das Bild.
  • Erstellung einer Punkte-Variable, die für alle Figuren gilt. Dies ist nicht ganz klar formuliert.
  • Hinweis: Die "Nächste Aufgabe" ist jeweils auf der nachfolgenden Karte beschrieben.
• 1.2 Berührung mit Wänden
  • Die Aufgabenstellung ist gut erklärt.
• 1.3 Müll aufsammeln
  • Müll-Figuren werden nur als Tipp erwähnt, also nochmal: Aufmerksam Lesen!
• 1.4 Ziel: Mülleimer
  • Die Aufgabe ist gut erklärt, aber wesentlich komplexer als die vorhergehenden.
  • Der "Schon fertig?"-Block ist eine passende Ergänzung.
  • Empfehlung: Schüler sollten spätestens an diesem Punkt ihre Fortschritte speichern, für die Präsentation oder stattdessen sollten sie sie der Lehrkraft zu zeigen.

Umsetzung: Projekt: https://scratch.mit.edu/projects/1047397338

Umsetzung des Spiels "Regentropfen sammeln" in Scratch:

• 1.1 Figur steuern
  • Interessante Idee, die Steuerung auf Mausbedienung umzustellen, was den Schülern die Möglichkeit bietet, dies in einem der Spiele anzupassen.
  • Die Spinne bewegt sich zu schnell; eine Verlangsamung wäre wünschenswert.
  • Fragen zur Bedienung: Wie kann ein Schüler einen Codeblock löschen?
• 1.2 Regentropfen fallen
  • Außergewöhnlich laute Geräusche bei einem Fehler.
  • Problem der Code-Dopplung vorhanden, eine elegante Lösung wäre hilfreich, vielleicht erkennen die Schüler sie selbst.
• 1.3 Kostümwechsel
  • Unklarheit beim Einsatz des Operators "größer als 3"; normalerweise wird eine solche Funktion bei 3 Punkten erwartet.
• 1.4 Feuer und Minuspunkte
  • Versuch, den "Wobble"-Sound zu finden, führte zur eigenen Sounderstellung, was unerwartet unterhaltsam war.
  • Vorschlag: Einführung eines unteren Punktelimits.
  • Empfehlung: Schüler sollten ihre Fortschritte für die Präsentation speichern oder sie mindestens der Lehrkraft zeigen.

Umsetzung: Projekt: https://scratch.mit.edu/projects/1047400793

Der Schwierigkeitsgrad scheint angemessen für die 7. Klasse zu sein, da ich selbst einige Bugs feststellen konnte (vertauschte Schleifen, fehlerhafte Wenn-Dann-Abfragen, Code in anderen Charakteren...).

Die zeitliche Planung erscheint gut gewählt, da die Anleitungen ein funktionierendes Projekt sicherstellen, während den Schülern ausreichend Zeit bleibt, eigene Ideen zu entwickeln.

Punkte werden großzügig für die bloße Ausführung der Aufgaben vergeben (zuzüglich Bonuspunkte), um auch schwächeren Schülerinnen und Schülern schnell die Sicherheit einer ausreichenden Note zu geben. Die stärkeren Schülerinnen und Schüler können sich durch eigene Ideen und Erweiterungen zusätzlich engagieren und herausgefordert fühlen.