Unterrichtsideen

Physical Computing im Informatikunterricht (WS25/26)

Im Rahmen der Lehrveranstaltung Informatikdidaktik im Lehramtsstudium Digitale Grundbildung und Informatik entwickelten Studierende mehrere Physical-Computing-Projekte für den schulischen Einsatz. Ziel der Übung war es, praxisnahe Lernsettings zu gestalten, in denen Programmierung, Hardware und didaktische Konzepte sinnvoll miteinander verbunden werden.

Physical Computing bietet dabei besonderes Potenzial für den Unterricht: Durch die Interaktivität physischer Devices wird die Motivation der Schülerinnen und Schüler gesteigert, gleichzeitig werden Kreativität sowie kollaborative Zusammenarbeit gefördert. Lernprozesse werden dadurch lebendiger, da abstrakte Programmierkonzepte unmittelbar mit realen Objekten und konkreten Handlungen verknüpft sind.

Die Ergebnisse können sich sehen lassen: Zum Einsatz kamen sowohl blockbasierte Programmierumgebungen als auch skriptbasierte Programmierung, etwa mit Python. Diese wurden mit unterschiedlichen Hardware-Plattformen wie micro:bit, Arduino sowie verschiedenen Sensoren und Aktoren kombiniert.

Zu den entwickelten Projekten zählen unter anderem:

• eine Alarmanlage mit Erschütterungssensor,
• eine automatisierte Gießanlage, die mithilfe eines Wassersensors den Feuchtigkeitsgehalt eines Blumentopfs misst und bei Bedarf Wasser nachpumpt,
• eine Lärmpegelampel, die die Geräuschkulisse im Klassenzimmer überwacht,
• ein Begrüßungsroboter, der durch einen Bewegungsmelder ankommenden Schülerinnen und Schülern zuwinkt,
• eine Umgebungsampel zur Messung der relativen Luftfeuchtigkeit,
• eine Lern-Helligkeitsampel,
• ein Robotik-Parcours,
• ein selbstgebauter Spielkonsolen-Controller,
• sowie viele weitere kreative Projektideen.

 

Die Projekte zeigen eindrucksvoll, wie Physical Computing dazu beitragen kann, Informatikunterricht anschaulich und motivierend zu gestalten.

Good-Monkey-Bad-Monkey und Teachable Machine (SoSe 2025)

Im Sommersemester 2025 erprobten Adrian Hann und Matthias Meusburger im Rahmen des Proseminars Informatikunterricht planen und umsetzen mehrere Lernstationen zum Thema Künstliche Intelligenz mit Schüler:innen einer 9. Schulstufe der HTL Bau, Design und Informatik. Ziel der Unterrichtseinheiten war es, grundlegende Konzepte von KI und maschinellem Lernen altersgerecht, anschaulich und handlungsorientiert zu vermitteln.

Adrian Hann setzte dabei die beiden KI-Unplugged-Stationen Good-Monkey-Bad-Monkey und Beat the Crocodile ein, mit denen zentrale Ideen des maschinellen Lernens spielerisch und ohne Computer erfahrbar gemacht wurden. Entscheidungsbäume wurden mithilfe von Affenkarten erarbeitet, während Prinzipien des Reinforcement Learning durch Belohnung und Bestrafung in einem analogen Spiel verdeutlicht wurden. Die verwendeten Materialien stammen aus dem Projekt AI Unplugged.

Ergänzend dazu bereitete Matthias Meusburger eine weitere Station vor, in der die Schüler:innen mithilfe des Online-Tools Teachable Machine selbst einfache KI-Modelle trainierten. Dabei setzten sie sich aktiv mit der Rolle von Trainingsdaten auseinander und erfuhren, wie Qualität, Vielfalt und Auswahl der Daten das Verhalten einer KI maßgeblich beeinflussen.

Die Rückmeldungen der Schüler:innen fielen insgesamt sehr positiv aus. Besonders geschätzt wurden der spielerische Zugang, die Möglichkeit zur Zusammenarbeit in Gruppen sowie die Abwechslung zum regulären Unterricht. Als herausfordernd, aber zugleich motivierend, wurden die abstrakten Konzepte des maschinellen Lernens sowie der zeitintensive Trainingsprozess – sowohl beim „Papiercomputer“ als auch bei der digitalen Modellbildung – wahrgenommen.

Alle im Rahmen der Unterrichtseinheiten verwendeten Materialien finden sich unter folgendem Link: https://universe.uibk.ac.at/s/42cpStZHNPwkQ8z