Primarschüler lernen zu programmieren

Kurz vor elf morgens im Bläsi-Schulhaus im Kleinbasel. Die grosse Pause ist vorbei. Die Schüler und Schülerinnen der Klasse 5c wuseln lachend durch den Raum. Heute findet der Unterricht nicht im Klassenzimmer statt, sondern im Computerraum der Schule. Da erwartet sie schon Ursula Grunder. Sie wird für das Unterrichtsprojekt Primalogo die nächsten zwei Stunden leiten, in denen sich alles um Computercodes drehen wird – kurz Programmieren für Primarschüler. Im Rahmen dieses 20 Stunden umfassenden und von der ETH entwickelten Projekts (siehe Box) programmieren die Schüler mit der kindergerechten Programmiersprache Logo. 

«Sie lernen Grundbefehle, mittels deren sich eine virtuelle Schildkröte über den Bildschirm bewegt und Formen zeichnet», erklärt die Primalogo-Expertin. «Auf diese Weise erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie die Grundlagen des Programmierens funktionieren.» Als der letzte Gong durch die Schulkorridore schallt, kehrt langsam Ruhe ein. Die beiden Klassenlehrerinnen Carole Martin und Susan Briner-Borer werden sich an diesem Vormittag im Hintergrund halten und nur eingreifen, wenn es zu laut wird oder um den Schülern zu helfen. 

«Letztes Mal haben wir gelernt, Quadrate zu programmieren, heute werden wir mit neuen Befehlen Blumen zeichnen», eröffnet Ursula Grunder die Primalogo-Stunde und schaut in erwartungsvolle Gesichter. Die Schüler haben ihre Stühle mittlerweile zu einem Halbkreis vor der Tafel zusammengerückt. «Wer kann mir helfen, mit dem Repeat-Befehl eine Blumenform zu programmieren, wer hat eine Idee?» Rascheln. Niemand meldet sich. Die erfahrene Unterrichtsleiterin versucht es anders: «Wie viel Grad macht die Schildkröte, wenn sie sich viermal um 90 Grad dreht?» Jetzt schnellen die Hände in die Höhe. «360 Grad», ruft ein Mädchen. «Sehr gut! » sagt Grunder. «Wenn die Schildkröte 360 mal einen Schritt macht und sich um ein Grad dreht, dann bekommen wir einen Kreis. Welchen Befehl müssen wir nun der Schildkröte geben, damit sie einen Kreis zeichnet?» 

Wieder schnellen ein paar Hände hoch. «repeat360 Klammer fd 1 rt 1 Klammer!», tönt es aus der anderen Ecke. «Genau! Super gemacht!» Ursula Grunder dreht sich zur Wandtafel und schreibt nun, ganz analog, den Befehl mit Kreide auf. So geht es weiter, bis die Schüler mit Hilfe der Primalogo-Lehrerin die Abfolge der Codes der neuen Aufgabe zusammengetragen haben. «Ihr könnt die Befehle auch in eurem Übungsheft nachschauen. Probieren wir das aus?»

Einschalten, hochfahren. Schon nach wenigen Momenten erscheint das Primalogo-Programm auf den grossen Bildschirmen. Die wuslige Energie von vorhin verwandelt sich langsam in einen flüsternden Stimmenteppich. Jetzt ist Konzentration gefragt. Wer nicht mehr weiterkommt, meldet sich bei Ursula Grunder oder beim Assistenz-Lehrer Yasin Oytun, Informatikstudent an der Uni Basel. Die beiden unterstützen die Schüler mit Tipps und Tricks, loben oder motivieren. Doch oft ist dies gar nicht nötig: «Die Schüler helfen sich untereinander aus», sagt Yasin Oytun. «Die können das ziemlich gut.» 

Wie etwa der 10-jährige Arjun*. Seine Schildkröte wirbelt schon seit einigen Minuten in perfekten Kreisen über den Bildschirm während in der mittleren Reihe noch einige dabei sind, konzentriert den Code von der Wandtafel in das Befehle-Feld des Primalogo-Programms einzutippen. «Woow», raunt ihm sein Tischnachbar Alessio* zu, als sich das kleine digitale Kunstwerk auf Arjuns Bildschirm als farbenfrohes Mandala entpuppt. Arjun beugt sich zu seinem Gpänli rüber: «Lueg, du musst da in deinem Befehl einen Abstand machen, sonst checkt sie nicht, was sie machen soll», und schiebt gleich einen neuen Trick nach, den man offenbar nur versteht, wenn man, wie die Schülerinnen und Schüler der 5c, schon ein paar Schulstunden Programmiererfahrung hat: «Wenn du jetzt 120 Bewegungen machst mit jeweils 1 Grad Drehung, dann zeichnet sie einen Drittel des Kreises.» Und: «Wenn du noch diesen Befehl einfügst, dann gibt es ein spitzes Blatt», meint er und grinst. Tatsächlich: Die Schildkröte hat den Befehl verstanden und beginnt, eine Blume mit spitzen Blättern zu malen. 

Ein paar Tische weiter ist die 11-jährige Nhài* ganz in ihren Bildschirm vertieft. Gewissenhaft schreibt sie die Befehle vom Screen ab und vergleicht sie mit den Befehlen im Aufgabenheft. Passt! Ihre Schildkröte ist startklar. Sie versucht es mit dem ersten Befehl. Doch die Console, das Ausgabefenster des Programms, blinkt mit einer Fehlermeldung auf: «Ein Programm muss immer mit ‚to’ beginnen!» Nhài* nimmt die Herausforderung an und überprüft erneut die Befehle. Dann huscht ein Lächeln über ihr Gesicht. Sie hat den Fehler entdeckt. Nächster Versuch, und auch ihre Schildkröte setzt sich in Bewegung. Sie freut sich: «Jetzt wird die Schildkröte ein bisschen abbiegen, um einen schönen Bogen zu machen.» Und tatsächlich, sie läuft einen Kreis und beginnt dann, ein paar Grad versetzt, einen weiteren Kreis zu ziehen. Nhài* strahlt. Ob sie sich vorstellen könne später auch etwas mit Programmieren zu machen? Sie nickt. «Das macht Spass. Vielleicht kann ich auch mal eine App programmieren.» Eine Aussage, die wohl den meisten Erwachsenen über 35 Jahren, also «digitalen Dinos», die ihre Kindheit und Jugend weitgehend ohne Internet verbracht haben, nicht so natürlich über die Lippen käme. 

Ganz anders am Nachbartisch. Hier sitzt Sara*. Sie ist 11 Jahre alt. «Ich finde Programmieren total cool», meint sie und rutscht fröhlich auf ihrem Stuhl hin und her. «Ich finde es auch toll, dass wir so verschiedene Formen ausprobieren können.» Ob sie sich auch vorstellen könnte, später als Erwachsene beruflich zu programmieren? Darauf antwortet sie mit einem ernsthaften Blick: «Ich könnte mir das sehr gut vorstellen, ja!». 

Was auffällt: Viele Kinder sind mit grossem Enthusiasmus dabei. Es wird viel gelacht. Klar: Mit dem Computer zu «spielen», hat seinen Reiz. Und trotzdem: Einige wenige Schüler in der Klasse finden den Zugang zum Programmieren nicht. Darüber ist sich auch Ursula Grunder im Klaren. «Natürlich haben die wenigsten Kinder in diesem Alter eine genaue Vorstellung, wohin sie der Primalogo-Unterricht bringen soll», sagt sie. Das Entscheidende sei jedoch, dass alle Schülerinnen und Schüler die gleiche Chance erhielten, sich mit dem Programmieren auseinanderzusetzen. Denn das Ziel von Primalogo bestehe nicht darin, aus allen Kindern Informatiker zu machen. Wichtig sei vielmehr, ihnen zu ermöglichen, Lösungen selbst zu erarbeiten. «Die Kinder lernen auf diese Weise selbständig zu denken und etwas Eigenständiges zu kreieren, statt nur mit oberflächlichem Anwenderwissen Smartphone-Apps zu bedienen.» Dies fördere die Kreativität anstelle des «Konsums». 

Hinzu kommt: Die Digitalisierung und Künstliche Intelligenz werden die Arbeitswelt und Gesellschaft in sehr naher Zukunft elementar verändern. Auf diese Entwicklung sollten die Kinder schon heute vorbereitet werden. Aktuelle Untersuchungen der Universität Oxford etwa kommen zum Schluss, dass rund die Hälfte der Beschäftigten der USA in Berufen arbeiten, die durch die Digitalisierung bedroht sind. Eine fast identische Entwicklung zeichnet sich auch in der Schweiz ab, wie eine Studie des Consulting- und Wirtschaftsprüfungsunternehmens Deloitte Schweiz zeigt. Experten und Forscher sind sich einig: Fast jeder Job der Zukunft wird mit Technik zu tun haben. Und: Interessante Jobs von morgen werden ein gewisses Mass an Programmierkenntnissen erfordern. «Wir benötigen inskünftig keine ausführenden, sondern eigenständige Menschen mit forschenden Denkweisen, die die gesellschaftliche Entwicklung vorantreiben», sagt Juraj Hromkovic, ETH-Informatikprofessor und Initiator des Primalogo-Projekts. Für ihn ist klar: «Programmieren zu können, wird eine Kompetenz werden, die vergleichbar sein wird mit der des Schreibens und Lesens.»

Der Grundstein dafür soll darum so früh wie möglich in der Schule gelegt werden. Auch bietet der Programmierunterricht eine gute Basis für die schulische Laufbahn: «Tatsächlich ist es so, dass der Programmierunterricht ein paar mathematische Grundformen vorwegnimmt, die die Schülerinnen und Schüler erst in der 6. oder 7. Klasse lernen, wie etwa Winkelsummen bei Vielecken berechnen», bestätigt Klassenlehrerin Susan Borer-Briner. «Indem sie diese aktiv beim Programmieren anwenden, erarbeiten sie sich eine konkrete Vorstellung von Winkelberechnungen.» Dass auch schon einige Brocken Englisch zum Einsatz kämen, sei auch für den späteren Englisch-Unterricht sehr hilfreich, so die Lehrerin weiter. 

Auch wenn nicht alle Kinder das gleiche Interesse oder Talent für das Programmieren aufweisen werden, sollen Kinder als Erwachsene von morgen zumindest in den Grundzügen verstehen, wie Programme funktionieren – so die Philosophie dahinter. Hier setzt Primalogo spielerisch an und bietet Schülerinnen und Schüler eine Plattform, sich kreativ auszuprobieren. Dies zeigt auch ein Blick auf Saras* Bildschirm. Die zwei Primalogo-Stunden neigen sich dem Ende zu, die Schülerin speichert gerade ihre Aufgaben ab, auch die künstlerisch frei interpretierten: Ihre Schildkröte hat neben Mandalas und Blumen auch Picasso-ähnliche Formen gezeichnet, die so nicht im Aufgabenheft zu finden sind. «Habe den Befehl etwas abgeändert», sagt sie und grinst. In Primalogo-Kursen an anderen Schulen entstanden so auch schon Motive von Löwen oder Zebras. 

Der integrative Effekt des Programmierunterrichts in der Klasse stellt einen weiteren Pluspunkt dar, gerade im Kleinbasel, wo viele Menschen mit Migrationshintergrund leben: «Die Schüler haben unterschiedliche Deutschkenntnisse, je nach Fach kommen nicht alle gleich gut mit», erklärt die Klassenlehrerin Susan Borer-Briner. Anders beim Programmieren. Dafür braucht es keine guten Deutschkenntnisse. Wer die Befehle beherrscht, ist dabei. Gerade Flüchtlingskindern, die sich an eine komplett neue Kultur anpassen und «nebenbei» eine neue Sprache lernen müssen, verhilft das Programmieren zu Erfolgserlebnissen, die sie motivieren. «Schülerinnen und Schüler, die eher schüchtern sind, blühen im Programmunterricht auf», sagt Assistenzlehrer Yasin Oytun. Klar: Bei Computerbefehlen gibt es keine Sprachbarriere. Hier ist nur logisches Denken gefragt, und da haben alle die gleichen Startbedingungen.

* Die Redaktion hat die Namen der Kinder in Absprache mit der Schule geändert. 

«Primalogo» führt Schülerinnen, Schüler und Lehrpersonen in die Welt der Informatik ein. Mit Hilfe der kindergerechten Programmiersprache Logo werden die Grundlagen für eine Informatikbildung gelegt. Entwickelt wurde Primalogo von der ETH, am Ausbildungs- und Beratungszentrum (ABZ) für Informatik. Lehrpersonen der 5. bis 6. Primarklasse lernen, wie sie Logo-Unterrichtseinheiten in ihren Klassenunterricht einbauen und ihrer Klasse erste Erfahrungen im Entwickeln von Programmen vermitteln können. Bislang haben mehr als 100 Schulen mit über 3000 Schülerinnen und Schülern in der Deutschschweiz teilgenommen. Das Projekt wird zurzeit von der Hasler Stiftung unterstützt, die die Weiterentwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologie fördert. Die Finanzierung des ETH-Unterrichtsprojekts ist nur noch bis Herbst 2017 gesichert.

Informationen zum Angebot:
www.primalogo.ch;  Kurse in der Deutschschweiz finden Sie unter diesem Link; Anmeldeseite für Kurse in Basel, hier klicken.  

Logo ist eine Programmiersprache, die speziell für Kinder entwickelt wurde. Mit Logo können Kinder schon in 10 Minuten selber die ersten Programme schreiben. Durch Befehlseingaben wird eine Schildkröte so gesteuert, dass ihre Spur geometrische Zeichnungen entstehen lässt: Treppen, Vielecke, Kreise, Blumen. Auf diese Weise lernen die Kinder, visuelle wie auch sprachliche Muster zu erkennen, zu konstruieren und ihr Vorgehen vorausschauend zu planen.
Die Unterrichtsmaterialen und das Primalogo-Programm können in verschiedenen Sprachen unter diesem Link frei heruntergeladen werden.

Um mit der technologischen Entwicklung der Zukunft mithalten zu können, müssen Kinder programmieren lernen, sagt der ETH-Informatikprofessor Juraj Hromkovic – und fordert ein eigenes Schulfach Informatik.