Algorithmen unplugged einführen im Informatikunterricht Sek I

Eine Einstiegsstunde zu Algorithmen braucht keinen Computerraum. Lassen Sie die Klasse eine Aufgabe lösen, die eine eindeutige Handlungsfolge verlangt, etwa das Sortieren von Karten nach festen Regeln. Danach schreiben die Lernenden die Regeln so auf, dass eine andere Gruppe sie ohne Rückfrage ausführen kann. Genau an dieser Stelle entsteht der Begriff des Algorithmus. Eine Doppelstunde reicht für Einstieg, Verschriftlichung und Auswertung.

Material zu diesem Artikel

Die im Text erwähnten Unterrichtsmaterialien auf einen Blick. Digitaler Download, sofort einsetzbar.

Algorithmen und algorithmisches Denken – Informatik Unterrichtsma... €24,99Ansehen Programmieren mit Python – Informatik Unterrichtsmaterial (Sek I,... €24,99Ansehen Sparpaket: Informatik Sek I – Algorithmen, Python & Codierung €49,99Ansehen

Das Sortierspiel als Einstieg

Verteilen Sie Karten mit Zahlen an sechs Lernende, die sich vorn aufstellen. Es gelten zwei Regeln: Nur benachbarte Personen dürfen ihre Karten vergleichen, und getauscht wird nur, wenn links die größere Zahl steht. Die Klasse steuert von außen. Nach wenigen Durchgängen ist die Reihe sortiert, und die Klasse hat einen Sortieralgorithmus ausgeführt, ohne dass das Wort gefallen ist. Zählen Sie die Vergleiche mit; die Zahl wird später beim Thema Laufzeit gebraucht.

Im zweiten Schritt schreiben Kleingruppen die Regeln als nummerierte Anweisungsfolge auf. Tauschen Sie die Blätter zwischen den Gruppen und lassen Sie streng nach Vorschrift ausführen. Unklare Stellen fallen sofort auf, etwa eine fehlende Abbruchbedingung. Aufgabenblätter mit gestuften Beispielen und Lösungen dafür enthält die Reihe Algorithmen und algorithmisches Denken.

Die drei Bausteine sichtbar machen

Aus der Auswertung ergeben sich Sequenz, Verzweigung und Wiederholung von selbst. Halten Sie die drei Bausteine an der Tafel fest und lassen Sie die Klasse ihre eigene Regelliste damit einfärben. Die Lernenden erkennen, dass ihre Anweisung "wenn links größer, dann tauschen" eine Verzweigung ist und "beginne wieder von vorn" eine Wiederholung. Diese Zuordnung dauert 20 Minuten und ist die Brücke zu jeder Programmiersprache.

Als zweiten Kontext eignet sich eine Wegbeschreibung durch das Schulgebäude, die eine andere Gruppe ohne Vorwissen ausführen muss. Hier tritt der Unterschied zwischen einer für Menschen verständlichen und einer eindeutig ausführbaren Beschreibung deutlich hervor. Wer den Schritt zur Programmierung anschließen möchte, findet in der Reihe Programmieren mit Python Aufgaben, die genau mit diesen drei Bausteinen beginnen.

Typische Stolperstellen

Vier Punkte bereiten in der Einstiegsphase regelmäßig Mühe:

• Die Abbruchbedingung fehlt, das Verfahren läuft weiter, obwohl die Reihe sortiert ist.
• Anweisungen sind mehrdeutig formuliert, etwa "sortiere die Karten" als einzelner Schritt.
• Die Klasse beschreibt das Ergebnis statt des Weges dorthin.
• Wiederholungen werden ausgeschrieben statt als Schleife erfasst.

Alle vier lassen sich im Unterrichtsgespräch auflösen, wenn Sie die Regelliste tatsächlich wörtlich ausführen lassen. Übernehmen Sie dabei selbst die Rolle des Ausführenden und halten Sie sich streng an den Text. Der Effekt ist größer als jede Korrektur, weil die Klasse den Fehler an Ihrer Ausführung sieht und ihn selbst benennt.

Bewertung und Anschluss

Bewerten Sie in dieser Phase die Eindeutigkeit der Beschreibung, nicht die Eleganz. Ein praktikables Raster hat drei Kriterien: Sind alle Schritte ausführbar, ist der Abbruch geregelt, ist das Verfahren auf andere Zahlenreihen übertragbar. Zwei bis drei Punkte je Kriterium reichen. Wie sich das für größere Arbeiten weiterentwickeln lässt, beschreibt der Beitrag Python-Projekte fair bewerten. Später im Schuljahr schließt häufig ein Block zur Datensicherheit an, für den der Text Phishing-Beispiele auswählen Auswahlkriterien nennt. Die Verbindung von Algorithmen, Programmierung und Datendarstellung deckt das Sparpaket Informatik Sek I ab; Binärsystem und Bilddarstellung behandelt die Reihe Daten und Codierung. Welche Inhalte für Ihre Jahrgangsstufe gelten, ergibt sich aus den Vorgaben Ihres Bundeslands; weitere Reihen führt die Themenseite Informatik Sek I.

Häufige Fragen

Für welche Jahrgangsstufe eignet sich der unplugged-Einstieg?

Der Zugang funktioniert von Klasse 7 bis Klasse 10. In Klasse 7 steht das körperliche Ausführen im Vordergrund, in Klasse 9 und 10 die präzise Verschriftlichung und der Vergleich mehrerer Verfahren. Ältere Lerngruppen können zusätzlich die Anzahl der Vergleiche zählen und daraus erste Aussagen zur Effizienz ableiten.

Wie viel Zeit braucht der Einstieg ohne Rechner?

Eine Doppelstunde deckt Sortierspiel, Verschriftlichung und Auswertung ab. Wenn Sie die Wegbeschreibung als zweiten Kontext ergänzen, planen Sie eine weitere Einzelstunde ein. Der Aufwand lohnt sich, weil die Klasse beim späteren Programmieren nicht gleichzeitig Syntax und algorithmisches Denken lernen muss.

Welches Material brauche ich dafür?

Zahlenkarten aus Papier, ein Satz Stifte und Papier für die Regellisten genügen. Wenn Sie die Bausteine farbig markieren lassen, sind drei Textmarker je Gruppe hilfreich. Der Aufbau kostet fünf Minuten, das Material lässt sich in den Folgejahren wiederverwenden und übersteht auch einen Raumwechsel ohne Vorbereitung.