Informatik · Klasse 9

Ideen für aktives Lernen

Modularisierung und Funktionen

Aktive Lernformen wie Pair Programming oder Refactoring machen die Vorteile der Modularisierung für Schülerinnen und Schüler direkt erfahrbar. Durch das praktische Zerlegen und Strukturieren von Code erkennen sie selbst, wie komplexe Aufgaben handhabbar werden und Redundanzen verschwinden.

• KMK Bildungsstandards
• KMK: Sekundarstufe I - Algorithmen
• KMK: Sekundarstufe I - Modellieren

• 20–45 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Lernen durch Lehren
• 30 Min. · Partnerarbeit

Pair Programming: Rechenfunktion bauen

Paare definieren eine Funktion zur Flächenberechnung eines Rechtecks mit Länge und Breite als Parameter. Sie testen mit verschiedenen Werten und erweitern um Rückgabewert. Diskutieren anschließend Vorteile gegenüber inline-Code.

Erklären Sie, wie die Zerlegung eines Problems in Teilprobleme die Programmierung vereinfacht.

Moderationstipp

Fordern Sie beim Pair Programming klare Rollenverteilung ein: Eine Schülerin oder ein Schüler schreibt, die andere oder der andere überprüft und erklärt.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie den Schülerinnen und Schülern ein kleines Programm mit offensichtlicher Code-Redundanz vor. Bitten Sie sie, auf einem Arbeitsblatt die redundanten Teile zu markieren und eine eigene Funktion zu entwerfen, die diese Redundanz beseitigt. Fragen Sie: 'Welche Vorteile hat Ihre neue Funktion gegenüber dem ursprünglichen Code?'

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Lernen durch Lehren
• 45 Min. · Kleingruppen

Small Groups: Code-Refactoring

Gruppen erhalten redundanten Code für eine Spielschleife. Sie zerlegen in Funktionen mit Parametern, testen und vergleichen alte mit neuer Version hinsichtlich Länge und Klarheit. Präsentieren Änderungen.

Analysieren Sie die Rolle von Parametern und Rückgabewerten in Funktionen.

Moderationstipp

Geben Sie beim Code-Refactoring konkrete Vorgaben vor, z.B. 'Reduziere die Zeilen um 30% durch Funktionen' – das macht den Erfolg messbar.

Worauf zu achten ist

Geben Sie jeder Schülerin und jedem Schüler eine Karte mit einer einfachen Aufgabe (z.B. 'Berechne den Flächeninhalt eines Rechtecks'). Bitten Sie sie, eine Funktion dafür zu schreiben, die mindestens einen Parameter verwendet und einen Rückgabewert hat. Auf der Rückseite sollen sie erklären, warum sie diesen Parameter gewählt haben.

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 03

• Lernen durch Lehren
• 20 Min. · Ganze Klasse

Whole Class: Funktions-Debugging

Klasse analysiert fehlerhaften Code mit falschen Parametern gemeinsam am Beamer. Jeder schlägt Korrekturen vor, testet live und stimmt über beste Lösung ab. Notiert Lernerfahrungen.

Begründen Sie, wie Modularisierung die Lesbarkeit und Wartbarkeit von Software erhöht.

Moderationstipp

Nutzen Sie beim Funktions-Debugging absichtlich fehlerhaften Code, damit Schülerinnen und Schüler die Fehler selbst finden und korrigieren müssen.

Worauf zu achten ist

Teilen Sie die Klasse in Kleingruppen auf und geben Sie jeder Gruppe ein komplexeres Problem (z.B. 'Simuliere das Wetter für einen Tag'). Bitten Sie sie, das Problem in Teilprobleme zu zerlegen und für jedes Teilproblem eine Funktion zu benennen. Stellen Sie die Frage: 'Wie hilft diese Zerlegung dabei, das Gesamtproblem zu lösen und den Code übersichtlicher zu gestalten?'

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 04

• Lernen durch Lehren
• 25 Min. · Einzelarbeit

Individual: Persönliche Funktion

Jeder Schüler schreibt eine Funktion für persönliche Aufgabe, z.B. String-Manipulation mit Parametern. Testet eigenständig, tauscht mit Nachbar und iteriert basierend auf Feedback.

Erklären Sie, wie die Zerlegung eines Problems in Teilprobleme die Programmierung vereinfacht.

Moderationstipp

Lassen Sie bei der persönlichen Funktion die Schülerinnen und Schüler ihre Funktion vorstellen und begründen, warum sie gerade diese Parameter gewählt haben.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie den Schülerinnen und Schülern ein kleines Programm mit offensichtlicher Code-Redundanz vor. Bitten Sie sie, auf einem Arbeitsblatt die redundanten Teile zu markieren und eine eigene Funktion zu entwerfen, die diese Redundanz beseitigt. Fragen Sie: 'Welche Vorteile hat Ihre neue Funktion gegenüber dem ursprünglichen Code?'

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Erfahrene Lehrkräfte beginnen mit kleinen, greifbaren Beispielen, bevor sie zu komplexen Problemen übergehen. Wichtig ist, dass Schülerinnen und Schüler die Vorteile von Modularisierung selbst erfahren, etwa durch den Vergleich von unstrukturiertem und strukturiertem Code. Vermeiden Sie Frontalunterricht zu Parameter-Scope – lieber praktische Beispiele zeigen, die den Unterschied klar machen. Forschung zeigt, dass aktives Refactoring nachhaltiger wirkt als theoretische Erklärungen.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich, wenn Schülerinnen und Schüler Code selbstständig in Funktionen strukturieren, Parameter sinnvoll nutzen und Rückgabewerte gezielt einsetzen. Sie können erklären, warum ihre Lösung effizienter ist als der ursprüngliche Code und wie Parameter die Flexibilität erhöhen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während Pair Programming: Rechenfunktion bauen beobachten Sie, wie Schülerinnen und Schüler Funktionen als bloße Code-Wiederholung sehen.

  Nutzen Sie die Diskussion nach dem Pair Programming, um gemeinsam zu analysieren, wie viele Codezeilen durch die Funktion eingespart wurden und warum der Code nun leichter zu warten ist.

• Während Pair Programming: Rechenfunktion bauen achten Sie auf die Vermischung von Parametern mit globalen Variablen.

  Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler in der Pair-Programming-Phase bewusst Testfälle mit unterschiedlichen Parameterwerten durchführen und das Verhalten der Funktion dokumentieren.

• Während Whole Class: Funktions-Debugging bemerken Sie, dass Schülerinnen und Schüler Rückgabewerte als optional betrachten.

  Stellen Sie in der Debugging-Runde absichtlich eine Funktion ohne Rückgabewert vor und lassen Sie die Schülerinnen und Schüler den Fehler selbst finden und korrigieren.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Lernen durch Lehren