Einteilung der Lernumgebungen

Die Lernumgebungen können anhand der Kriterien von Hielscher und Döbeli Honegger (2015) differenziert werden. Damit Sie einen Überblick erhalten, werden hier die Einteilungen erklärt. Für mehr Informationen und die Literatur dazu, klicken Sie auf den Link.

Kriterium	Symbol
Repräsentation: Beschreibt, wie Programmierkonzepte dargestellt werden und wie Lernende mit ihnen interagieren können. Es basiert auf dem E-I-S-Prinzip Enaktiv: Lernen durch Handlungen, durch physisches Bewegen von Objekten. Ikonisch: Lernen durch Bilder und visuelle Darstellungen. Symbolisch: Lernen durch abstrakte Symbole wie Texte und Zeichen.	Enaktiv programmiertes physisches System Eine physische Lernumgebung, die direkt am Gerät programmiert wird (z. B. durch Knöpfe oder einfache Tasteneingaben). Eingegebene Befehle werden direkt durch den Roboter ausgeführt.
	physisches System mit Programmierung am Computer: Ein Roboter (physische Hardware) wird mit einem Computer oder Tablet verbunden und dort mithilfe einer (meist einfachen bildhaften) Programmiersprache programmiert. Anschliessend führt der Roboter die Befehle in der realen Welt aus.
	simuliertes System mit physischer Programmierung: Das System wird auf dem Computer dargestellt, die Programmierung erfolgt jedoch mit physischen Karten oder Bauklötzen, die per Kamera oder Lesegerät übertragen werden. Die Ausführung des Programms erfolgt virtuell am Bildschirm.
	simuliertes System mit Programmierung am Computer: Die Lernumgebung wird vollständig am Computer genutzt. Programmierung und Ausführung erfolgen in einer simulierten Umgebung, entweder mit grafischen oder textbasierten Programmiersprachen.
Interaktivität: Einige physische und simulierte Umgebungen ermöglichen es, Programme durch Aktionen wie Tastendruck, Sensorabdeckung oder Klatschen zu beeinflussen. Solche Interaktionen fördern spielerisches Experimentieren und können motivierend wirken. Sie zeigen auch Konzepte der Mensch-Maschinen-Interaktion. Programme ohne Interaktion arbeiten hingegen stets gleich, was die Fehlersuche erleichtert und besonders für Einsteiger:innen hilfreich ist.	None Keine Interaktivität
	Interactiv Reaktion auf Eingaben (z.B. Sensoren oder Tastendruck auf dem Roboter)
	Simulated Simulierte Interaktion (z. B. mit virtuellen Sensoren auf der simulierten Umgebung).
Koordination: Koordination beschreibt, ob die Lernumgebung auf einen einzelnen Roboter (1st person) oder auf mehrere Objekte (n-objects) fokussiert ist. Einzelsysteme erleichtern den Einstieg und die Fehlersuche, während Systeme mit mehreren Objekten komplexere Anwendungen ermöglichen.	1st person Fokus auf einzelne Roboter, in den sich Lernende hineinversetzen und dessen Befehle nachspielen können. Dies erleichtert den Einstieg und die Fehlersuche.
	n-objects Erfordern die Koordination mehrerer Komponenten und bieten mehr Möglichkeiten für komplexe Spiele oder Animationen. Dies ist reizvoll für Fortgeschrittene.
Ausführung: Beschreibt, wie die Befehle eines Programms abgearbeitet werden. Sequentielle Ausführung eignet sich für Einsteiger:innen, da sie eine klare, nachvollziehbare Struktur bietet. Ereignisbasierte Ansätze sind komplexer, fördern jedoch kreatives Experimentieren, insbesondere in Umgebungen mit mehreren interagierenden Objekten.	Sequentiell Befehle werden strikt nacheinander ausgeführt. Dies ist leicht verständlich und für Anfänger:innen geeignet.
	Seq./evt. Überwiegend sequentiell, mit einzelnen ereignisbasierten Elementen.
	Evt./seq. Überwiegend ereignisbasiert, mit einzelnen sequentiellen Elementen.
	Events Befehle werden rein ereignisbasiert ausgeführt, d. h., sie reagieren ausschliesslich auf Bedingungen (z.B. WENN kein Hindernis voraus DANN fahre nach vorn)
Notation: Beschreibt, wie Programme beschrieben werden können. Visuelle Umgebungen sind für Einsteiger:innen besonders motivierend, während textbasierte Programmiersprachen für Fortgeschrittene geeignet sind.	None Die Lernumgebung bietet keine sichtbare Darstellung des Programms. Das Programm bleibt intern im Gerät gespeichert und ist für die Lernenden nicht einsehbar.
	Icons Die Programmierung erfolgt durch Symbolblöcke (z. B. Richtungspfeile), die aneinandergereiht oder kombiniert werden. Diese Form ist besonders intuitiv und erfordert keine Lese- oder Schreibkenntnisse.
	Text blocks Die Programmierung erfolgt mit vordefinierten Textblöcken, die grafisch dargestellt werden und wie Bausteine kombiniert werden können. Diese Methode verbindet visuelle Einfachheit mit textuellen Elementen.
	Written text Die Programmierung erfolgt durch das Schreiben von Quelltext in einer textbasierten Programmiersprache. Lernende müssen die Syntax der Sprache korrekt anwenden.
Didaktisierung: Gibt an, ob Aufgaben vorgegeben sind oder ob freies Experimentieren im Fokus steht.	Tasks Vorgegebene, strukturierte Aufgaben mit automatisiertem Feedback. Diese können Schritt für Schritt bearbeitet werden und erleichtern die selbstständige Nutzung der Umgebung.
	Open Offene Lernumgebungen, die keine vordefinierten Aufgaben bieten. Lernende können frei experimentieren oder kreative Projekte umsetzen.
Mächtigkeit: Beschreibt, welche Programmierkonzepte unterstützt werden. In praxisnahen Programmiersprachen können normalerweise alle wichtigen Konzepte wie Schleifen, Unterprogramme und Rekursion usw. verwendet werden. Lernumgebungen für SuS bieten oft nur begrenzte Funktionen und sind daher weniger leistungsfähig.	Sequenz Eine Sequenz ist die einfachste Form der Programmstruktur. Befehle werden in einer festgelegten Reihenfolge nacheinander ausgeführt.
	Bedingte Anweisung Befehle werden nur ausgeführt, wenn eine Bedingung erfüllt ist („true“). Einige Umgebungen bieten zusätzlich Verzweigungen („if, then, else“) an.
	Wiederholung Eine Befehlsfolge kann wiederholt ausgeführt werden (Schleife). Wenn die Umgebung bedingte Anweisungen unterstützt, können Schleifen auch an Bedingungen geknüpft werden (z. B. solange true).
	Prozeduren Teilprogramme können erstellt werden, die in verschiedenen Situationen wiederverwendet werden können. (z. B. eine Prozedur „Blatt“, die wiederholt verwendet wird, um eine Blume zu zeichnen).
	Rekursion Prozeduren können sich selbst aufrufen, was als Rekursion bezeichnet wird. Dies ist eine Alternative zur Wiederholung von Befehlen. In der Regel wird entweder Rekursion oder Wiederholung in einer Lernumgebung genutzt.
	Variablen Variablen sind Speicherplätze, die selbst erstellt werden können. Ihnen können Werte zugewiesen und später wieder abrufen werden.
	Datentypen Variablen und Parameter können unterschiedliche Datentypen (Zahlen, Texte oder Wahrheitswerte (z. B. «true» oder «false»)) verwenden. Sie müssen entsprechend richtig gewählt werden.
	Objektorientierung In einer objektorientierten Lernumgebung werden alle Elemente der Programmierwelt als Objekte dargestellt, die Eigenschaften (Attribute) und Funktionen (Methoden) besitzen. Diese Objekte können miteinander interagieren, z. B. indem sie Nachrichten austauschen. Komplexe Konzepte wie Klassen und Vererbung werden jedoch nur in wenigen Lernumgebungen verwendet. Eine objektorientierte Lernumgebungen bietet jedoch eine gute Grundlage, um später das objektorientierte Programmieren in professionellen Programmiersprachen zu lernen.

STEAM - Startseite

Confirm copying