OpenSource4School/Lernumgebungen zur Informatischen Bildung im Mathematikunterricht der Primarstufe/Datenschutz

Formale Aspekte

Namen der Verfasser der Lernumgebungsdokumentation:  Alina Schneider und Larissa Alice Laurent 

E-Mail-Adressen und Datum: alsc00008@stud.uni-saarland.de ; lala00002@stud.uni-saarland.de

Inhaltsaspekte

Name der Lernumgebung

Datenschutz und Datenverschlüsselung 

Kurzbeschreibung der Lernumgebung

In der erarbeiteten Lernumgebung vertiefen die Schüler*innen ihre Kenntnisse im Themenbereich „Datenschutz und Datenverschlüsselung“ (MBK, 2022, S.15/16), indem sie sich die Sachverhalte mit gegebenen Arbeitsmaterialien selbstständig erarbeiten. Der Fokus der Lernumgebung liegt auf der inhaltsbezogenen mathematischen Kompetenz „Muster und Strukturen“. Ebenso steht auch der Erwerb von informatischen Grundkenntnissen im Vordergrund. Die Schüler*innen sollen zu einem sicheren Umgang mit Daten und digitalen Medien befähigt werden. Ebenso sollen sie darauf aufmerksam gemacht werden, wie Suchmaschinen persönliche Daten zu eigenen Zwecken verwenden. Zu Beginn der Lernumgebung wird den Schüler*innen eine Rahmenhandlung zur thematischen Einbettung präsentiert. Die Schüler*innen begeben sich in die Rolle eines Datenpolizisten/einer Datenpolizistin. In einer ersten Gruppenarbeit setzen sich die Schüler*innen damit auseinander, was wichtige persönliche Daten sind und welche Personen diese wissen dürfen. In einer Reflexionsphase stellen die Gruppen ihre jeweiligen Ergebnisse vor und anschließend wird Bezug darauf genommen, wie Suchmaschinen mit persönlichen Daten umgehen und diese zu eigenen Zwecken nutzen. Die Schüler*innen begeben sich danach in eine Partnerarbeit und erarbeiten sichere Passwörter. Im Anschluss wird der Fokus verstärkt auf das Themengebiet Datenverschlüsselung gelenkt. Mithilfe der Cäsar Codierung verschlüsseln und entschlüsseln sie Daten. Abschließend erfolgt eine Reflexion im Plenum und die Kinder werden zu Datenpolizisten /Datenpolizistinnen ausgezeichnet. Die Lernumgebung wird durch eine Power Point Präsentation unterstützt. Den Kindern werden Arbeitsblätter, Cäsar Scheiben sowie Lösungskärtchen zur Selbstkontrolle ausgehändigt.

Ungefährer Zeitbedarf zur Durchführung

Die Lernumgebung umfasst 60 Minuten, wobei der zeitliche Rahmen je nach Leistungsniveau der Schüler*innen auch erweitert oder verkürzt werden kann.

Adressaten der Lernumgebung

Die Lernumgebung ist auf eine vierte Klasse ausgerichtet. Es bestehen hinreichend Möglichkeiten die Lernumgebung differenziert zu gestalten, sodass eine breite Gruppe angesprochen wird.

Zentrale Aufgabenstellungen und Arbeitsaufträge in der Lernumgebung

Im Einstieg wird den Kindern die Rahmenhandlung vermittelt, mit deren Hilfe sie für das Themengebiet sensibilisiert werden. Rahmenhandlung: „Heute wirst du eine Klassenfahrt nach Monsterhausen machen. In Monsterhausen angekommen siehst du sehr viele Monster panisch herumlaufen. Ein Datenpolizist kommt auf dich zu und erzählt, dass ein böser Datendieb Bodo versucht, die Daten der Monster zu stehlen. Die Datenpolizei hätte alle Hände voll zu tun, um den einzelnen Monstern zu helfen und benötigt daher dringend Hilfe.“ Problemstellung: „Heute wirst du zu einem Datenpolizisten/einer Datenpolizistin und musst dem Monster Dixi helfen, seine Daten vor dem gemeinen Datendieb Bodo zu schützen.“ Die Rahmenhandlung und Problemstellung dienen als motivierender Einstieg und um die Neugierde der Kinder zu wecken. Polizisten und Polizistinnen sind meist Vorbilder und die Kinder assoziieren mit ihnen positive Charakterzüge. Somit stellen die Polizisten und Polizistinnen ein Identifikationsangebot dar und die Kinder werden selbst zu Vorbildern und „Helden“.

Erarbeitungsphase 1: (12 min) „Ordne die Kärtchen den verschiedenen Personen zu. Überlege dir zum Beispiel, ob deine Familie deine Telefonnummer wissen darf? Wenn ja, lege das entsprechende Kärtchen unter das Bild der Familie.“ „Stelle nun das Ergebnis deiner Gruppenarbeit vor und begründe deine Entscheidung.“ „Kennst du das abgebildete Logo und kannst etwas dazu sagen?“ (siehe PP-Präsentation)

Zunächst werden die Kinder in Vierergruppen eingeteilt. Als stillen Impuls werden ihnen die Kärtchen präsentiert (siehe Material). Die Kinder müssen nun zuordnen, welche persönlichen Informationen der Arzt, die Lehrerin, die Familie und eine fremde Person über sie wissen dürfen. Nun sollen die Schüler*innen die Kärtchen mit den vorgegebenen persönlichen Informationen ihrer Meinung nach passend anordnen. Im Anschluss sollen die jeweiligen Gruppen ihre Ergebnisse begründet vorstellen. Den Schüler*innen soll bewusst gemacht werden, dass eine fremde Person keine personenbezogenen Daten wissen sollte. Anschließend erfolgt eine Überleitung zu den großen Suchmaschinen, am Beispiel von Google. Google repräsentiert dabei die „fremde Person“. Unternehmen wie Google leiten unsere zum Teil sehr persönlichen Daten an Unternehmen weiter. Diese Unternehmen nutzen unsere persönlichen Daten, um spezifische Werbung auf uns zuschneiden zu können. Dadurch steigt die Chance, dass wir diese Produkte kaufen werden. Daher ist ein adäquater Umgang mit Daten und Medien sehr wichtig und sollte schon früh geschult werden.

Erarbeitungsphase 2: (12 min) „Oh Schreck! Der böse Datendieb Bodo versucht mein Passwort herauszufinden, um all meine privaten Daten sehen zu können. Kannst du mir helfen, ein sicheres Passwort zu entwerfen?“

Die Kinder wissen nun darüber Bescheid, dass im Netz viele fremde Personen leicht an persönliche Informationen gelangen können, wenn man sie nicht ausreichend schützt und sichert. In der nächsten Erarbeitungsphase sollen sich die Kinder daher erarbeiten, wie man ein sicheres Passwort erstellt. Alle Informationen stehen auf dem entsprechenden Arbeitsblatt, sodass sich die Kinder das Themengebiet selbstständig erarbeiten können. Zunächst sollen die Kinder einzelne Passwörter und anschließend Passsätze erstellen. Ein Passsatz stellt eine gute Möglichkeit dar, sich ein längeres Passwort besser merken zu können. Anschließend findet eine weitere Reflexion statt, um die Ergebnisse zu besprechen und zu würdigen. Ebenfalls wird das Gelernte gesichert. In dieser Phase ist die zu vermittelnde Kompetenz das Entwerfen von sicheren Passwörtern.

Erarbeitungsphase 3: „Leider ist der böse Datendieb Bodo noch immer unterwegs und versucht ständig, auf meine privaten Daten und Nachrichten zuzugreifen. Kannst du mir helfen, meine Daten und Nachrichten in Geheimschrift zu verfassen, sodass Bodo nicht mehr in der Lage ist, diese zu lesen?“

In unserer heutigen Gesellschaft ist es sehr wichtig, Daten verschlüsseln zu können. Dies trägt einen enormen Schritt zur Datensicherheit bei. Um dieses Themengebiet den Kindern bewusst zu machen, sollen sie mithilfe der Cäsar Verschlüsselung Daten verschlüsseln und entschlüsseln.

1) „Das Monster Dixi möchte seine persönlichen Daten nun in Geheimschrift auf seinem Handy abspeichern. Hilf ihm dabei und verschlüssle den abgebildeten Steckbrief mithilfe der Cäsar Verschlüsselung!“ (8 min)

In einem ersten Schritt sollen die Schüler*innen dem Monster Dixi erneut helfen. Dixi möchte seine persönlichen Daten nun in Geheimschrift auf seinem Handy abspeichern, um sie vor dem Datendieb Bodo zu schützen. Die Kinder sollen nun selbst aktiv werden und Dixi dabei helfen, einen abgebildeten Steckbrief, mithilfe der Cäsar Verschlüsselung zu verschlüsseln. Sie erhalten eine Cäsar Scheibe (siehe Material), um die Verschlüsselung durchführen zu können. Die Cäsar Verschlüsselung verschiebt das Alphabet um drei Stellen nach rechts.

2) „Dixi hat eine Nachricht seines Freundes erhalten. Hilf Dixi und entschlüssle die Nachricht! Finde dazu zunächst die Verschiebungszahl heraus!“ (10 min)

In einem nächsten Schritt sollen die Schüler*innen Dixi dabei helfen, die Nachricht eines Freundes zu entschlüsseln, die ebenfalls mithilfe der Cäsar Verschlüsselung verschlüsselt ist. Um die Nachricht adäquat verschlüsseln zu können, müssen sie zunächst die Verschiebungszahl herausfinden.

3) „Verfasse eine verschlüsselte Nachricht an das Monster Dixi. Gib ihm darin Tipps, wie es sich vor dem Datendieb schützen kann.“ (9 min)

Abschließend sollen die Kinder nun eine verschlüsselte Nachricht an das Monster Dixi schreiben und ihm Tipps geben, wie es sich vor dem Datendieb in Zukunft besser schützen kann. Dieser Arbeitsauftrag dient als Sicherung der erarbeiteten Inhalte der Lernumgebung. Die Schüler*innen sollen nun reflektieren, welche wichtigen Inhalte sie zu dem Thema des Datenschutzes gelernt haben und diese zusammenfassend in einem Brief an Dixi schreiben.

4) „Tausche den Text den Brief mit deinem Partner aus. Entschlüssle nun den Text deines Partners!“ (5 min)

5) „Schreibe nun die Adresse von Dixi auf den Briefumschlag (s. Präsentation) und packe ihn anschließend in den Umschlag, Nun kannst du den Brief zur Poststelle bringen!“ (2 min)

4&5) Bevor sie den Text in einen Umschlag packen und ihn an Dixi senden, sollen sie diesen noch mit ihrem Partner tauschen und entschlüsseln. Im Klassenraum wird eine „Postkiste“ aufgebaut, in die der Brief eingeworfen werden soll.

Am Ende werden die Schüler*innen zu Datenpolizisten*innen ernannt und erhalten einen Ausweis.

Technische Voraussetzungen

Für die Umsetzung der Lernumgebung wird ein Laptop, ein Beamer und das entsprechende Arbeitsmaterial benötigt.

Mathematischer Gehalt der Lernumgebung

Mathematische und informatische Analyse

Durch die Arbeit mit der Cäsar Verschlüsselung lernen die Kinder verschiedene Muster und Strukturen kennen. Die Schüler*innen müssen in der dritten Arbeitsphase die Art von der Verschlüsselung ihres Partners erkennen und diese beschreiben. Hierbei handelt es sich um eine inhaltsbezogene Kompetenz des Faches Mathematik (vgl. MBK, 2022, S.15/16). Größtenteils erlernen die Kinder informatische Kompetenzen, wie die Medienkompetenz, die in einer globalisierten Welt immer bedeutender werden. Die Schüler*innen sollen sich mit den „Vorteilen und Gefahren“ (Habermann,K., 2021, S. 51) digitaler Medien auseinandersetzen und ein „kritisches Denken“ (Habermann,K., 2021, S. 92) entwickeln. Den Kindern und Jugendlichen ist oft nicht bewusst, dass sie zu jeder Zeit Spuren im Internet hinterlassen. Dadurch kommt es in dieser Altersgruppe verstärkt zu „Impuls-Uploads“ (Habermann,K., 2021, S. 190), worunter man das unüberlegte Hochladen von persönlichen Inhalten versteht. Die im Jahr 2020 durchgeführte Schweizer James-Studie zeigte, dass Jugendliche auf den Datenschutz weniger achten als noch vor ein paar Jahren (vgl. James-Studie). Daher ist diese Lernumgebung darauf ausgerichtet, schon früh ein Bewusstsein für den Datenschutz zu etablieren. Ebenso wird darauf aufmerksam gemacht, dass Suchmaschinen personenbezogene Daten an Unternehmen weiterleiten.

Mathematikdidaktischer Gehalt der Lernumgebung

Didaktische Analyse

Grundsätzlich ist die Lernumgebung leicht zu verstehen und bietet kaum Raum für Fehlerquellen. Eventuell könnte die genaue Funktionsweise der Cäsar Verschlüsselung Probleme bereiten, die jedoch durch Hilfsimpulse durch die Lehrperson gelöst werden können. Wie bereits erwähnt wurde, interessieren sich die Schüler*innen immer weniger für den Datenschutz, wodurch ein Interessenskonflikt auftreten könnte (vgl. James-Studie, 2020). Daher ist es äußerst wichtig, sie schon früh für dieses Themengebiet zu sensibilisieren und motivieren, was durch diese Lernumgebung gewährleistet ist.

„Gute“ Aufgaben & Differenzierung

Im Anschluss soll die vorliegende Lernumgebung im Hinblick auf die Merkmale „guter“ Aufgaben nach Maier (2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 45 f.) untersucht werden. • Mathematischer Ergiebigkeit (Kompetenzorientierung): Innerhalb der Lernumgebung werden inhaltsbezogene Kompetenzen in Hinsicht des Bereichs „Muster und Strukturen“ (MBK, 2022, S.15/16) gefördert. Darüber hinaus werden auch prozessbezogene Kompetenzen in den Blick genommen und gefördert. Das „Argumentieren“ (MBK, 2022, S.9) wird hinreichend gefördert, da die Schüler*innen eigene Vermutungen aufstellen und Begründungen formulieren sollen. Ebenso wird das „Kommunizieren“ (MBK, 2022, S.10) geschult, da sie Überlegungen und Ergebnisse adressatengerecht beschreiben und erklären sollen. Die Kinder müssen über die Aufgaben ausreichend nachdenken und auftretende Probleme selbstständig lösen, wodurch das „Problemlösen“ (MBK, 2022. S. 10/11) weiter ausgebildet wird. In der Lernumgebung findet häufig ein Sozialformwechsel statt. Die Kinder müssen daher in der Lage sein, mit anderen zu kooperieren und zu kommunizieren, wodurch wiederum die soziale Kompetenz geschult wird. Die inhaltsbezogene Kompetenz wird in der dritten Erarbeitungsphase gefördert, in der die Schüler*innen mit der Cäsar Verschlüsselung arbeiten. Die prozessbezogenen Kompetenzen werden über den gesamten Verlauf der Lernumgebung ausgebildet. • Offenheit und optimale Passung: Es wird empfohlen, Arbeitsaufträge und Aufgabenstellungen offen zu formulieren, damit verschiedene Lösungsmöglichkeiten vorhanden sind (vgl. Maier, 2011, zitiert nach Platz, 2020, S. 46). Im Rahmen der Lerneinheit werden die Schüler*innen in leistungsheterogene Gruppen eingeteilt. Eine Differenzierung ist hierbei sehr wichtig, um eine adäquate Leistungsheterogenität zu berücksichtigen. In der Lernumgebung besteht die Möglichkeit, quantitativ zu differenzieren. Vor allem ist es in der Erarbeitungsphase 3 möglich, dass die Schüler*innen einen kürzeren Text entschlüsseln. Generell besteht aber die Möglichkeit, alle Arbeitsblätter in ihrer Länge zu kürzen. Eine qualitative Differenzierung ist nur schwer möglich, was darauf zurückzuführen ist, dass vor allem die Informatik ein neues und umfangreiches Themengebiet für die Kinder darstellt und sie daher genügend Impulse und Anleitungen benötigen, um den Anforderungen der Aufgaben gerecht werden zu können. Die optimale Passung bezieht sich auf den Lern- und Leistungsstand der Lernenden (vgl. ebd.). Durch die Gruppenarbeiten, Partnerarbeiten und Reflexionsrunden, ist die Lernumgebung von einer „natürliche‘ Differenzierung“ (Hölzel, o.J., S. 16) durchzogen. In diesen Phasen können sich die Schüler*innen auf ihrem Niveau Beiträge leisten und sich somit beteiligen. Für die Lernumgebung lässt sich sagen, dass die optimale Passung gewährleistet ist, da die Arbeitsblätter und Arbeitsaufträge didaktisch reduziert wurden und somit auf die Grundkenntnisse der Kinder angepasst sind. • Authentizität, Aktivierung und Motivation: Die Kinder werden in dieser Lernumgebung selbst zu Datenpolizisten*innen und müssen dem Monster Dixi dabei helfen, seine Daten vor dem gemeinen Datendieb Bodo zu beschützen. Daher werden sie selbst zu „Experten“ und müssen sich selbst aktiv die Sachzusammenhänge erarbeiten. Durch die Rollenübernahme erhalten die Kinder ein Identifikationsangebot. Polizisten*innen sind meist Vorbilder, mit denen die Schüler*innen positive Charakterzüge assoziieren und daher motiviert sind, selbst ein solcher „Held*in“ zu werden. Ein weiterer motivationaler Faktor ist die „Geheimschrift“, die mithilfe der Cäsar Verschlüsselung möglich ist. Am Schluss werden die Kinder zu Datenpolizisten geehrt, worauf sie sehr stolz sein können. Es lässt sich folglich sagen, dass die Rahmenhandlung die Lernenden aktiviert und motiviert. • Verständlichkeit: Die Formulierungen der Arbeitsaufträge sind sprachlich an das Niveau der vierten Klasse angepasst, sodass die Schüler*innen diese verstehen und ausführen können. Anhand der ausführlichen Arbeitsaufträge und Aufgabenbeispiele, können die Lernenden diese weitgehend selbstständig ausführen. Differenzierungen innerhalb der Lernumgebung ermöglichen einen adäquaten Umgang mit der Heterogenität der Schüler*innen. In einer Erarbeitungsphase sollen die Kinder in einer Gruppe zusammenarbeiten. Hierbei findet eine „natürliche Differenzierung“ (Hölzel, S.16) statt, da sich die Lernenden entsprechend ihres eigenen Niveaus an der Gruppenarbeit und an dem Austausch mit den Mitschülern*innen beteiligen können. Bei jedem Arbeitsblatt der Lernumgebung kann quantitativ differenziert werden, indem die Menge der zu bearbeitenden Aufgaben gekürzt wird. Eine quantitative Differenzierung ist vor allem bei der Cäsar Verschlüsselung empfehlenswert, hier könnte man beliebig den zu entschlüsselnden Text verkürzen. Generell findet in dieser Lernumgebung eine geringere qualitative Differenzierung statt, da sich die Schüler*innen in ein neues Themengebiet begeben. Daher werden sie alle noch auf exakte und hinführende Erläuterungen angewiesen sein, um die Aufgaben selbstständig bearbeiten zu können. Eine qualitative Differenzierung ist jedoch im dritten Teil der letzten Erarbeitungsphase sehr gut möglich, in dem die Kinder den Brief nicht verschlüsselt schreiben müssen, sondern in der alphabetischen Buchstabenschrift. Des Weiteren könnten die Lernenden die Aufgaben in Stichpunkten, statt in ganzen Sätzen bearbeiten, wodurch ebenfalls qualitativ differenziert wird. Abschließend lässt sich sagen, dass die Lernumgebung sehr viele Möglichkeiten für eine Differenzierung anbietet.

Artikulation, Kommunikation, Soziale Organisation

Innerhalb der Lernumgebung werden die verschiedenen Artikulationsoptionen Handeln, Sprechen und Schreiben ausgenutzt (vgl., Wollring, 2007, S. 7). Die Lernenden durchlaufen eine Rollenübernahme und tragen als Datenpolizist*in dazu bei, Probleme selbstständig zu lösen, wodurch sie handelnd aktiv werden. Die Schüler*innen interagieren im Rahmen der Lernumgebung immer wieder mit ihren Mitschülern*innen und begründen ihre Arbeitsergebnisse und Meinungen im Plenum. Hierdurch wird ein häufiger Austausch angeregt, wodurch die Lernenden ihre kommunikativen Kompetenzen ausbauen können. Damit der genannte Austausch gewährleistet werden kann, finden während der Lernumgebung verschiedene Sozialformwechsel statt. Die Diskussionsrunde, die Erklärungen und die Reflexionsphasen finden im Plenum statt. In der Unterrichtseinheit wird jedoch auch die Einzelarbeit durchgeführt, da das „Lernen in der Form der Aufnahme von Wissensstoff immer individuell stattfinden muss“ (Mattes, 2002, S.28). Die Artikulationsoption des Schreibens ist ein wesentlicher Bestandteil der Lernumgebung. Die Schüler*innen sollen die zu erledigenden Arbeitsaufträge schriftlich festhalten. In der letzten Phase der dritten Aufgabe wird von ihnen erwartet, dass sie selbst einen Brief an das Monster schreiben, diesen jedoch in verschlüsselter Form formulieren. Folglich wird die Motorik und die Schreibkompetenz gefördert. Im Rahmen der Lernumgebung wird den Kindern Raum zum Gestalten gegeben, da sie „auch tatsächlich flexibel“ (Wollring, 2007, S.8) eigene Passwörter und Passsätze erstellen. Ebenfalls wird den Kindern Raum zum Behalten geboten, da sie ihre eigenen Lernergebnisse dokumentieren. Wichtige Informationen sind in Merkkästchen auf den Arbeitsblättern notiert. Am Ende der Lernumgebung sollen die Schüler*innen einen Brief an das Monster Dixi verfassen, in dem sie die gelernten Inhalte zusammentragen sollen. Da das Themengebiet der Informatik neu und komplexer ist, werden nach den einzelnen Erarbeitungsphasen Reflexionsrunden veranstaltet. Innerhalb der Lernumgebung werden die Sozialformen häufig gewechselt. Die Kinder arbeiten in der Gruppe, mit einem Partner, aber auch allein. So ist es möglich, dass unterschiedliche prozessbezogene Methodenkompetenzen gefördert werden. Um die Lernumgebung adäquat abzuschließen, wird eine abschließende Reflexionsrunde gestaltet, in der die Inhalte zusammengefasst werden. Hierbei soll sichergestellt werden, dass alle Lernenden die Thematik verstanden haben und keine Fragen mehr offenbleiben. In der Reflexionsrunde erhalten die Schüler*innen zudem die Möglichkeit, ihren Brief an das Monster zu präsentieren, wodurch eine Würdigung ihrer Arbeit stattfindet. Danach beschriften die Lernenden ihren Briefumschlag, die Adresse wird auf der PowerPoint Präsentation vorgegeben und bringen ihren Brief anschließend zur Poststelle. Am Ende der Einheit werden die Kinder zu Datenpolizisten*innen ausgezeichnet und verlassen Monsterhausen wieder.

Potenzial des Einsatzes (digitaler) Medien

Investives Material wird beim Arbeiten nicht verbraucht und stellt daher einen „bleibenden Bestand“ (Wollring, 2007, S.10) dar. Die Kinder arbeiten in der dritten Erarbeitungsphase mit der Cäsar Verschlüsselung, wofür sie eine Cäsar Scheibe benötigen. In unserer Ausführung der Lernumgebung, wird den Kindern die Cäsar Scheibe bereits fertig an die Hand gegeben. Wenn jedoch mehr Zeit zur Ausführung der Lernumgebung zur Verfügung steht, können sich die Schüler*innen ihre Cäsar Scheibe selbst basteln. Dieses Material lässt sich folglich „mit vertretbarem Aufwand in der Schule selbst herstellen und bleibend nutzen“ (ebd.). Im Rahmen der Lerneinheit arbeiten die Schüler*innen nicht direkt mit digitalen Medien, sondern erhalten Informationen und Anleitungen für einen adäquaten Umgang mit digitalen Medien. Ziel der Lernumgebung ist es, ein Bewusstsein für die Gefahren von digitalen Medien zu schaffen, ohne die Kinder jedoch zu verängstigen. Besonders in der zweiten und dritten Erarbeitungsphase, sollen die Lernenden einen Einblick in die Potentiale der Datenverschlüsselung bekommen. „Konsumtives Material wird beim Arbeiten verbraucht“ (ebd.). Kinder bauen zu konsumtiven Material häufig eine „emotionale Beziehung“ (ebd.) auf. Daher ist es sinnvoll, dass die Kinder Teile dieses Materials behalten. In der Lernumgebung erhalten die Kinder Arbeitsblätter, die sie sich selbstständig erarbeiten und anschließend auch behalten dürfen. Die gesamte Lernumgebung wird von einer PowerPoint Präsentation begleitet. Auf den jeweiligen Folien wird stets der anstehende Arbeitsauftrag genannt. Ebenso wird durch Symbole kenntlich gemacht, in welcher Sozialform die jeweilige Aufgabe bearbeitet werden soll. Der wöchentlich zugeteilte Austeildienst, ist für das Austeilen der Arbeitsmaterialien verantwortlich. Dies hat den Vorteil, dass die Schüler*innen Verantwortungsbewusstsein entwickeln. Hierbei könnte es jedoch zu Streitereien kommen, wenn auch andere Kinder die Arbeitsmaterialien austeilen möchten. Um die Kinder jedoch nicht mit der Menge der Blätter zu überfordern, werden die nächsten Materialen erst nach der Bearbeitung des vorherigen Arbeitsauftrages ausgeteilt. Um eine bessere Organisation der Blätter gewährleisten zu können, werden sie mit Seitenzahlen gekennzeichnet. Die Kinder können durch die PowerPoint Präsentation zu jeder Zeit nachvollziehen, welcher Arbeitsauftrag behandelt werden muss und in welcher Sozialform dies stattfinden soll. Die Dokumentation der Arbeitsaufträge wird durch die Seitenzahlen erleichtert, da die Kinder die Materialien selbstständig in der richtigen Reihenfolge abheften können. Da die Materialien ausgeteilt werden, finden keine größeren Unruhen in der Klasse statt und es sollte dadurch bekannt sein, welches Arbeitsblatt als nächstes bearbeitet werden soll. Durch die zahlreichen Differenzierungsmöglichkeiten können die Kinder in ihrem eigenen Tempo arbeiten (vgl. Honegger, 2016, S.65). Die Merkkästchen auf den Arbeitsblättern erleichtern das Bearbeiten der Aufgaben. All diese Aspekte erleichtern das Lernen und die Durchführung der Lernumgebung. Durch die Vorgabe der Reihenfolge der zu bearbeitenden Arbeitsblätter, werden die Schüler*innen in ihrem Handeln eingeschränkt. Anhand der Arbeitsmaterialien erarbeiten sich die Kinder selbstständig die Themenbereiche der Lernumgebung. Die Lernumgebung ist ein Mittel zur Darstellung mathematischer und informatischer Sachverhalte, da die Kinder mentale Vorstellungsbilder aufbauen. Ebenfalls ist diese Lerneinheit ein Mittel zum Ausführen von mathematischen und informatischen Verfahren. Die Schüler*innen erlernen neue Begriffe, wie zum Beispiel Datenschutz, Datenverschlüsselung und Algorithmen. Ebenso erkennen die Lernenden am Ende der Einheit die Muster und Strukturen der Cäsar Verschlüsselung. Sie können die gelernten informatischen Inhalte bezüglich des Datenschutzes, in ihren Alltag integriert anwenden. Das Argumentieren wird durch diese Lernumgebung gefördert, da die Kinder ihre Ergebnisse begründet vorstellen und in der Gruppenarbeit argumentativ ihre Meinung vertreten sollen. Wie bereits in der Ausführung erläutert wurde, werden die prozessbezogenen Kompetenzen geschult. Die Lernumgebung ist in eine Rahmenhandlung eingebettet. Die Schüler*innen müssen daher einen Rollenwechsel durchlaufen, wodurch sie für den Themenbereich aktiviert und motiviert werden. Es handelt sich um eine authentische Situation, da die Lernenden mit Sachverhalten aus ihrem Alltag konfrontiert werden. Um ein besseres Lernen ermöglichen zu können ist es wichtig, authentische Anwendungen zu kreieren und künstliche Situationen zu vermeiden (vgl. Sill & Kurtzmann, 2019). Da die Informatik ein neues Themengebiet für die Schüler*innen darstellt, ist es wichtig, die Lernumgebung unter reflektierten Bedingungen einzusetzen. Für die Lernumgebung wird kein kostenintensives Material benötigt. Die Arbeitsmaterialen müssen ausschließlich ausgedruckt und teilweise zurechtgeschnitten werden. Das Anfertigen der Cäsar Scheiben ist etwas zeitintensiver. Da es sich hierbei aber um investives Material handelt, können die Scheiben nach einer einmaligen Anfertigung immer wieder verwendet werden. Wie bereits erwähnt wurde besteht auch die Möglichkeit, dass sich die Schüler*innen ihre Cäsar Scheiben selbst anfertigen. Folglich lässt sich sagen, dass das „Preis-Leistungs-Verhältnis“ sehr gut ist. Bei dem Entwerfen der Lernumgebung und des dazugehörigen Materials wurde darauf geachtet, ein möglichst selbstständiges Arbeiten der Kinder zu ermöglichen. Besonders zu Beginn hat die Lehrperson eine tragende und leitende Rolle, da sie die Schüler*innen in die Rahmenhandlung und somit in die Thematik einführt. In den Bearbeitungsphasen nimmt sich die Lehrperson zurück, steht den Kindern jedoch als Lernbegleiter*in zur Seite. Sie steht den Kindern für Rückfragen zur Verfügung, gibt unterstützende Impulse und sorgt für ein angenehmes Klassenklima. In den Reflexionsrunden fungiert die Lehrkraft als Moderator*in (vgl. Heckmann & Padberg, 2014). Sie regt die Kinder zu einem kritischen Denken an und hilft ihnen dabei, ihr eigenes Vorgehen zu reflektieren.

Evaluation

Die Lernumgebung ermöglicht das Erzeugen von einzelnen Strategiedokumenten. Auf den Arbeitsblättern befinden sich Merkkästchen, die mit einer Glühbirne gekennzeichnet sind. Diese dienen als Anleitung, um die Aufgaben selbstständig bearbeiten zu können. Nach dem erfolgreichen Abschließen der Lernumgebung bewahren die Kinder die Materialien auf und können daher stets auf die einzelnen Anleitungen und Strategien zurückgreifen. Die Aufbewahrung der Arbeitsmaterialen ist von großer Bedeutung, da die Lernumgebung wichtige Themen aus der alltäglichen Lebenswelt der Schüler*innen umfasst. Daher sollten sie zu jeder Zeit, Zugriff auf die Materialen haben. Während der Lerneinheit finden regelmäßig Reflexionsrunden statt, in denen die Lernenden über ihre Erkenntnisse und Schwierigkeiten sprechen können. Durch diese Reflexionsrunden erhält die Lehrperson eine Einsicht, inwieweit die Kinder die Themen verstanden haben und wo genau weiterer Förderbedarf besteht. Die Schülerbeiträge werden genutzt, um die Leistungen und Schwierigkeiten der Schüler*innen identifizieren zu können. Alle konstruktiven Beiträge zum Thema können identifiziert und anerkannt werden. In den Partner-und Gruppenarbeiten ist die Lehrperson stets präsent und fungiert als Beobachter*in. Anhand des Verhaltens und Vorgehens der Kinder kann eingeschätzt werden, ob dieses zu einem sozialen Lernen beiträgt.

Vernetzung mit anderen Lernumgebungen

Um die Lernumgebung adäquat durchführen zu können, benötigen die Kinder keine spezifischen Vorkenntnisse. Die Unterrichtseinheit dient zur Einführung in den Themenschwerpunkt des Datenschutzes. Nach der Einführung kann der Themenkomplex selbstverständlich weiter vertieft werden. Es könnten weitere Themen bezüglich des Datenschutzes behandelt werden, wie zum Beispiel „Fake News“. Die Schüler*innen könnten erneut nach Monsterhausen reisen, wo sie einem weiteren Monster helfen müssen. Ein weiterer Bösewicht erzählt falsche Dinge über das Monster. Die Lernenden sollen nun herausarbeiten, wie man „Fake News“ erkennen kann und wo sich der Wahrheit entsprechende Informationen nachlesen lassen. Dieser weiterführende Themenbereich soll ein möglicher Anreiz sein, wurde aber noch nicht weiter ausgearbeitet. Die mathematische Idee der Lernumgebung, ist das Finden von „Mustern und Strukturen“ (KMK, 2022, S.6). Im Fokus steht der Erwerb informatischer Kenntnisse, weshalb weitere Verknüpfungen zu anderen Inhaltsbereichen der Mathematik nicht direkt vorhanden sind. Vor allem werden im Rahmen der Lerneinheit, die Problemlösekompetenzen und die Sozialkompetenzen gefördert. Dies liegt vor allem daran, dass die Kinder dazu angeregt werden, die Aufgaben selbstständig und teilweise in Partner- und Gruppenarbeit zu erarbeiten. Die Lernumgebung bietet Beziehungen zu anderen Fächern. Besonders zu dem Fach Deutsch besteht eine enge Verknüpfung, da die Schüler*innen zunächst die Aufgabenstellungen verstehen müssen (Lesekompetenz) und eigenständig Texte formulieren müssen (Schreibkompetenz). Die Kinder erlangen Wissen über die digitalen Medien und teilweise auch über die Globalisierung, wodurch ein fächerverbindendes Lernen zum Sachunterricht gefördert wird. Wie bereits in der Ausführung erläutert wurde, werden viele prozessbezogene Kompetenzen gefördert, die generell fächerübergreifend sind. Der Datenschutz ist ein zentrales Thema innerhalb der Lebenswelt der Kinder. Die Schüler*innen können die gelernten Inhalte auf ihre eigenen digitalen Medien übertragen.

Reflexion der Lernumgebung

Technische Schwierigkeiten könnten problematische Aspekte in der Durchführung sein. Beispielsweise könnte es sein, dass es Schwierigkeiten beim Starten der PowerPoint-Präsentation gibt. Da die Informatik einen neuen Themenbereich für die Schüler*innen darstellt, könnten inhaltliche Verständnisschwierigkeiten auftreten. Ebenfalls könnte es für die Kinder anfänglich etwas schwer sein, die Struktur der Cäsar Verschlüsselung zu verstehen. Die Arbeitsaufträge werden genau erläutert, weshalb keine größeren Schwierigkeiten auftreten sollten. Die Lernumgebung sollte nicht angewendet werden, wenn die benötigten Materialien nicht zur Verfügung stehen. Ebenfalls ist es sehr wichtig, auf die Altersangabe der Lernumgebung zu achten und sie nicht mit jüngeren oder älteren Schülern*innen durchzuführen. Für jüngere Schüler*innen wäre die Lernumgebung zu komplex und bei älteren Schülern*innen könnte die Gefahr bestehen, dass sie sich langweilen und von der Rahmenhandlung nicht mehr aktiviert und motiviert werden.

Nach der Durchführung

Daten zur Durchführung

Die Lernumgebung wurde am 02.07.2022, in einer Mathewerkstatt durchgeführt. Insgesamt nahmen zehn Teilnehmer*innen an der durchgeführten Lernumgebung teil, die sich zu dieser Zeit in der vierten und fünften Klasse befanden.

Reflexion

Es muss ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass auch während der Durchführung der Lernumgebung, Probleme auftreten können. Während unserer Durchführung haben sich kleinere Probleme bezüglich des Verhaltens der Lernenden ergeben, auf die wir spontan reagieren mussten. Anzumerken ist, dass viele Kinder schon auf einer weiterführenden Schule waren und daher eigentlich schon zu alt für die Lernumgebung waren. Dies konnte man daran erkennen, dass sie von der Rahmenhandlung nicht mehr so deutlich aktiviert und motiviert wurden, wie man es bei den jüngeren Kindern erkennen konnte. Die jüngeren Lernenden haben die Arbeitsaufträge sehr präzise und gewissenhaft bearbeitet und konnten gute Leistungen erbringen. Sie waren sehr stolz darauf, als sie am Ende zu Datenpolizisten*innen ausgezeichnet wurden und ein Abzeichen erhielten. Besonders bemerkenswert war das Vorwissen der Kinder. Sie brachten viel Vorwissen über Suchmaschinen und Algorithmen mit, das sie lebhaft in den Reflexionsrunden einbrachten. Größtenteils hielten sich die Lernenden nicht an Gesprächsregeln und fielen einander häufig ins Wort. Ebenfalls gab es vermehrt Kommunikationen mit dem Sitznachbarn*in, weshalb wir die störenden Kinder nach wiederholter Ermahnung, auseinandergesetzt haben. Daraufhin wurde es deutlich angenehmer und ruhiger im „Klassenverbund“. Während der ersten Gruppenarbeit haben die Kinder sehr motiviert an ihrer Aufgabe gearbeitet und sowohl schöne als auch richtige Ergebnisse erzielt (siehe Schülerdokumente: M1). Während den Erarbeitungsphasen zwei und drei konnte man feststellen, dass die Mädchen ihre Aufgaben gewissenhafter und motivierter bearbeitet haben als die Jungen. Für uns war es schwer den Leistungsstand der Lernenden einschätzen zu können, da sie uns vorher unbekannt waren. Daher sind wir während der Lernumgebung auf die individuellen Leistungsniveaus der Kinder eingegangen und haben diesbezüglich eine Differenzierung vorgenommen. Wenn Arbeitsaufträge unklar waren, haben wir sie in anderen Worten erneut erklärt und an Beispielen praktisch gezeigt. Ebenfalls haben wir auch quantitativ differenziert, in dem manche Kinder gekürzte Texte entschlüsseln und verschlüsseln sowie auch eine geringere Zahl an Passwörtern erstellen mussten. Bei dem Verfassen des Briefes haben wir teilweise qualitativ differenziert, indem die Kinder diesen nicht in der Cäsar Verschlüsselung verfassen sollten, sondern in der ihnen bekannten alphabetischen Buchstabenschrift. Trotz vieler Störungen hat die Lernumgebung gut funktioniert und konnte wie geplant, innerhalb von 60 Minuten durchgeführt werden. Die Auswertung der Schülerdokumente hat ergeben, dass die Kinder die Aufgabenstellungen gut verstanden haben und schöne Ergebnisse produzieren konnten. Vor allem konnte man in den abschließenden Briefen an das Monster Dixi sehen, dass die Inhalte verstanden wurden und präsent bei den Kindern sind. Wir konnten in unseren Rollen als Moderatorinnen fungieren und die Lernenden größtenteils selbstständig arbeiten lassen. Folglich lässt sich sagen, dass sich diese Lernumgebung auch in der Praxis erfolgreich umsetzen lässt.

Literatur

Hölzel, B. (o.J.). Differenzierung. Möglichkeiten im Unterrichtsalltag Platz, M. (2020). Ein Schema zur kriteriengeleiteten Erstellung und Dokumentation von Lernumgebungen mit Einsatz digitaler Medien. In: Dilling, Frederik & Pielsticker, Felicitas (Hrsg.): Mathematische Lehr-Lernprozesse im Kontext digitaler Medien. Empirische Zugänge und theoretische Perspektiven. Wiesbaden: Springer Spektrum. Ministerium für Bildung, Familie, Frauen und Kultur des Saarlandes (2022). Kernlehrplan Mathematik Grundschule. Online verfügbar unter: 2022_06_23-Bista-Primarbereich-Mathe.pdf (kmk.org) (letzter Zugriff: 05.09.2022) Habermann, K. (2021). Eltern-Guide Social Media. Instagram, Snapchat, TikTok und Co.- Kinder und Jugendliche unterwegs im Internet. Heidelberg; Berlin: Springer Spektrum. Wollring, B. (2007). Zur Kennzeichnung von Lernumgebungen für den Mathematikunterricht in der Grundschule. Sinustransfer.de Microsoft Word - Lernumgebungen Wo f Erkner 070621.doc (uni-bayreuth.de) (letzter Zugriff: 30.08.2022) Krauthausen, G. (2018). Einführung in die Mathematikdidaktik-Grundschule. Heidelberg; Berlin: Springer Spektrum.