Programmieren? Ein Kinderspiel!

In der heutigen technologisierten Welt ist das Programmieren auf dem besten Weg, die vierte Grundkompetenz zu werden. Allerdings werden Programmierkonzepte in der Regel erst sehr spät in der Schule vermittelt, da für viele Programmiersprachen Problemlösungsfähigkeiten, logisches Denken und natürlich Grundkenntnisse in Mathematik, Lesen und Schreiben erforderlich sind. Zum Erlernen von Programmierkenntnissen sind jedoch nicht unbedingt die klassischen Programmiersprachen erforderlich. Bereits junge Kinder können mit altersgerechten Materialien, Software und Spielzeug programmieren lernen. Denn Programmieren ist auch Rätseln, kreativ sein, Spaß haben und Lernen kann ganz nebenbei geschehen.

Programmierprojekt für Kinder

Vor diesem Hintergrund wurde Anfang 2022 das Forschungsprojekt "Programmieren? Ein Kinderspiel!" gestartet. Ziel ist es, einen Kurs und Materialien zu entwickeln, mit denen Kinder bereits im Grundschulalter Programmierkonzepte kennenlernen können. Um dies zu erreichen, baut das Projekt auf der Forschung in diesem Bereich auf und dient gleichzeitig selbst als Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchung. Zunächst als studentisches Forschungsprojekt und später als Masterarbeit wurde der Programmierkurs für Kinder als Pilotprojekt durchgeführt. Dabei wurde der Kurs in zwei Arten des Programmierens unterteilt: Programmieren unplugged und mit der App ScratchJr.

Beim unplugged (“abgestecktem”) Programmieren oder Programmieren ohne Computer werden Programmierkonzepte greifbar vermittelt. Die Programmierbefehle werden mit physischen Objekten dargestellt, die mit einfachen Wörtern oder Symbolen beschriftet sind.  Das Programm wird dann von einer Person oder einem kleinen Objekt ausgeführt. Für diesen Kurs gab es zwei Varianten des Programmierens ohne Computer, einmal führten die Kinder selbst das Programm auf einem großen gemalten Spielfeld aus und einmal in einer kleinen Version auf einem Tisch mit einem Papierroboter. Ziel ist es, dem Roboter einen Weg durch verschiedene, aufgabenbezogene Spielfelder zu programmieren. Dafür schlüpfen die Kinder in die Rolle von ‘Programmierer*innen’ und müssen die richtigen Papierbefehle zu einem Programm legen. Beim Ausführen und Testen des Programms übernehmen die Kinder die Rolle des 'Roboters', der dem Programm, das von einem Kind in der Rolle des ‘Compilers’ vorgelesen wird, genau folgt. 

Bei der zweiten Art der Programmierung wird die Greifbarkeit digital umgesetzt. Hier gibt es Befehlsblöcke, die per Drag & Drop aus einer Auswahl von Blöcken auf die Programmieroberfläche gezogen werden können. Eines der bekanntesten Beispiele ist die App ScratchJr (Link zur Webseite). Hier haben Kinder die Möglichkeit, mehrere Figuren in einer Szene ohne Text zu programmieren und so sogar eine Geschichte darzustellen. Da die Papierbefehle der unplugged Programmierung denen von ScratchJr sehr ähnlich sind, sind die Kinder bereits mit diesen vertraut und können sich auf das konzentrieren, was sie programmieren wollen.

 

Um mehr Bewegung in die Programmierung zu bringen, sind seit Anfang 2024 zwei Arduino-Roboter in das Projekt mit aufgenommen worden. Der Arduino ist ein Mikrocontroller, mit dem man ohne große Vorkenntnisse elektronische Projekte erstellen kann. Dazu gibt es zahlreiche Komponenten wie Sensoren, Motoren, Displays, Kameras und vieles mehr, die man an den Arduino anschließen und programmieren kann. Traditionell wird die Programmiersprache C++ verwendet, es gibt aber auch grafische Programmiersprachen ähnlich zu ScratchJr. Wir verwenden das Programm mBlock (Link zur Webseite), mit dem man den Arduino mit einem PC verbinden und das Programm auf diesen herunterladen kann.

Übersicht der bisherigen Projekte:

• Pilotkurs (Januar, 2022)

• Programmier Ag (Sommer, 2022) in Hort Großstädteln

• Techniktag (April, 2023) in Stadtbibliothek Chemnitz

• Projekttag (Juli, 2023) in Grundschule Großstädteln

• Projekttag (April, 2024) in Grundschule Reichenhain

Übersicht der eigenen Forschung

Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Durchführung von Forschungsarbeiten im Bereich der Programmierung für Kinder. Bisher wurde untersucht, inwieweit Kinder das Programmieren verstehen und anwenden können, wo die Schwierigkeiten liegen, wie sie auf Programmierfehler reagieren und diese lösen und welche Strategien Kinder beim Programmieren und Debuggen anwenden. 

Überblick über die bisherigen Untersuchungen:

• “Piloting Kids Programming Course -Programming and Debugging Strategies of Children” (Forschungspraktikum), 2022 (PDF Forschungsarbeit)

• “Exploring Children’s Independent Programming and Debugging Skills Through an Unplugged and ScratchJr Programming Course” (Masterarbeit), 2023 (PDF Masterarbeit)

Bisherige Ergebnisse:

In einer Pilotstudie im Rahmen eines Forschungspraktikums wurde der Programmierkurs für Kinder mit Kursplan, Aufgaben und Materialien getestet, bevor er in einer realen Umgebung durchgeführt wurde. Beobachtungen, Erfahrungen und die qualitative Auswertung der Ergebnisse zeigen, dass das vorgestellte Programmierkonzept verständlich war und von den teilnehmenden Kindern gut angenommen wurde.

Die qualitative Forschung im Rahmen der Masterarbeit hat gezeigt, dass Unplugged Programmieren und Debuggen für einen Lehrplan geeignet sind, aber die Methode, mit der ScratchJr unterrichtet wird, noch verfeinert werden muss. Außerdem war der Wissenstransfer von Programmierkonzepten von Unplugged zu grafischer Programmierung erfolgreich und die Kinder waren begierig darauf, das Programmieren und Debuggen selbst zu erforschen. Darüber hinaus wurden vier Debugging-Strategien identifiziert, die von den Kindern selbst entdeckt wurden.

Informationen für Lehrkräfte, Erziehungsberechtigte, etc.

Wir würden uns sehr freuen, mit Ihnen zusammen zu arbeiten. Der Programmierkurs richtet sich derzeit an Kinder im Alter von 6 bis 12 Jahren. Abhängig von den zeitlichen Möglichkeiten kann der Kurs an einem Tag oder über mehrere Wochen stattfinden. Wir sind flexibel und passen uns gerne den Bedürfnissen der Teilnehmer*innen an.

Die Forschung in diesem Bereich ist uns ein großes Anliegen und jede weitere Studie hilft uns, diese voranzutreiben. Wir verstehen jedoch, dass die Privatsphäre der Kinder sehr wichtig ist. Deshalb ist es uns wichtig zu betonen, dass jede wissenschaftliche Studie mit der Ethikkommission abgesprochen wird, um sicherzustellen, dass die Kinder in einer sicheren und geschützten Umgebung lernen können. 

Vor jeder Studie gibt es umfangreiche Informationen über den Ablauf, den Datenschutz und die Messungen, so dass sich Lehrer*innen und Erziehungsberechtigte ein Bild machen können. Aber nicht jeder Programmierkurs muss eine Studie beinhalten, daher besprechen wir diese Details gerne im Vorfeld.

Wir legen großen Wert auf Transparenz und sind daher immer offen für die Zusammenarbeit mit Schulen und Eltern. Wenn Sie Interesse haben, Ihren Kindern die Welt des Programmierens näher zu bringen, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren. 

Kontaktdaten der Projektbeteiligten