Unterrichtseinheit · Informatische Bildung

Computational
Thinking

Eine vollständige Lerneinheit für Lehrpersonen – einsetzbar in der Primarschule und in der Erwachsenenbildung.

🧩 Zerlegung 🔍 Mustererkennung 💡 Abstraktion 🔁 Algorithmen 2–3 Lektionen Keine Vorkenntnisse nötig
🕐Dauer: 2–3 Lektionen (90–135 Min.)
👥Stufe: Primarschule & Erwachsene
🖥️Technik: Optional (kein Muss)
📐Methode: Unplugged + digital

Was ist Computational Thinking?

Computational Thinking (CT) – auf Deutsch auch «informatisches Denken» genannt – ist eine Denkweise, die dabei hilft, komplexe Probleme systematisch zu lösen. Sie wurde von der Informatikerin Jeannette Wing (2006) popularisiert und ist heute ein zentraler Bestandteil des Lehrplans 21 im Bereich «Medien und Informatik».

Entscheidend: CT ist keine reine Computerkompetenz. Diese Denkweise lässt sich auch ganz ohne Computer erlernen und anwenden – im Kochen, beim Planen, beim Lösen von Alltagsproblemen.

🧩
Zerlegung
Decomposition
Ein grosses Problem in kleinere, lösbare Teilprobleme aufteilen.
🔍
Mustererkennung
Pattern Recognition
Gemeinsamkeiten und wiederkehrende Strukturen erkennen.
💡
Abstraktion
Abstraction
Das Wesentliche herausschälen – unwichtige Details weglassen.
🔁
Algorithmen
Algorithms
Schritt-für-Schritt-Anleitungen entwickeln, die ein Problem lösen.

Was die Lernenden können sollen

1
Zerlegung: Lernende können ein alltägliches oder fachliches Problem in überschaubare Teilschritte aufteilen und diese beschreiben.
2
Mustererkennung: Lernende erkennen wiederkehrende Muster in Daten, Abläufen oder Problemen und nutzen diese zur Vereinfachung.
3
Abstraktion: Lernende können zwischen wesentlichen und unwichtigen Informationen unterscheiden und ein vereinfachtes Modell erstellen.
4
Algorithmen: Lernende entwickeln für ein einfaches Problem eine klare Schritt-für-Schritt-Anleitung, die von einer anderen Person (oder einem Computer) ausgeführt werden kann.
5
Transfer: Lernende erkennen CT-Konzepte in ihrem Alltag und können den Begriff «Computational Thinking» mit eigenen Worten erklären.

Detaillierter Unterrichtsverlauf

💡 Hinweis zur zeitlichen Planung
Die Einheit ist auf 2 Lektionen à 45 Min. ausgelegt. Für vertieftes Arbeiten oder Erwachsenenbildung empfiehlt sich eine Blocklektion (90 Min. + Pause + 45 Min.). Einzelne Module lassen sich auch separat einsetzen.
0–10
Min.
🚀 Einstieg & Aktivierung
Plenum

Die LP stellt die Einstiegsfrage: «Wie kocht ihr Spaghetti?» – und notiert die Schritte sichtbar für alle.

  • Lernende nennen Schritte frei (kein «richtig» oder «falsch»)
  • LP fasst zusammen: Das ist schon ein Algorithmus!
  • Überleitung: Heute lernen wir, wie Computer-Profis denken
✏️ Wandtafel / Whiteboard 🎙️ Klassengesprech
10–30
Min.
🧩 Modul 1: Zerlegung
Einzel- / Partnerarbeit

Input (5 Min.): LP erklärt Zerlegung am Beispiel «Schulmorgen planen»: Was muss ich alles tun, bevor ich in der Schule bin? Grosse Aufgabe → kleine Schritte.

Aktivität «Sandwich bauen» (10 Min.):

  • Lernende beschreiben schriftlich, wie ich ein Sandwich mache – so genau, dass ein Roboter es versteht
  • Paarweise Vergleich: Haben wir dieselben Schritte? Welche haben wir vergessen?

Erwachsene – Variante: Prozess aus dem Berufsalltag zerlegen (z. B. Rechnungsstellung, Bestellung aufnehmen).

Besprechung (5 Min.): 1–2 Beispiele im Plenum vorstellen. LP betont: Zerlegung = Fundament aller guten Problemlösung.

📄 Arbeitsblatt AB-1 🖊️ Stift & Papier
30–50
Min.
🔍 Modul 2: Mustererkennung
Gruppenarbeit

Input (5 Min.): Kurze Bildpräsentation: Zebra, Biene, Sonnenblume, Fingerabdruck – Was haben diese gemeinsam? Muster sind überall. Wer Muster erkennt, muss nicht jedes Mal von vorne beginnen.

Aktivität «Zahlenreihen-Detektiv» (10 Min.):

  • Gruppen erhalten Karten mit Zahlenreihen, Bildfolgen oder Wortlisten
  • Aufgabe: Welche Regel steckt dahinter? Was kommt als nächstes?
  • Beispiele: 2, 4, 6, 8, … / 🔴🔵🔴🔵 … / Mo-Di-Mi-Do-…

Erwachsene – Variante: Muster in Datentabellen erkennen (z. B. Verkaufszahlen, Terminpläne).

Reflexion (5 Min.): Wo begegnet uns Mustererkennung im Alltag? (Routinen, Vorlagen, Rabattmuster beim Einkaufen)

🃏 Musterkarten (AB-2) 👥 3–4 Personen/Gruppe
50–55
Min.
☕ Kurze Pause (optional)
5 Min.

Bei Blocklektion: 10–15 Min. Pause empfohlen.

55–75
Min.
💡 Modul 3: Abstraktion
Einzel- / Partnerarbeit

Input (5 Min.): Was ist das Wichtigste an einem Auto? LP zeigt: Echtes Auto vs. Spielzeugauto vs. Kartensymbol. Alle «meinen» Auto – aber zeigen unterschiedlich viele Details. Abstraktion = das Wesentliche behalten, den Rest weglassen.

Aktivität «Stadtplan zeichnen» (10 Min.):

  • Lernende zeichnen den Weg von der Schule nach Hause – aber nur die wichtigsten Elemente
  • Vergleich: Was haben verschiedene Lernende weggelassen? Was behalten?
  • Diskussion: Welche Details brauche ich für welchen Zweck?

Erwachsene – Variante: Organigramm erstellen oder einen Prozess auf das Wesentliche reduzieren.

Besprechung (5 Min.): Verbindung zu Karten/Navigation, Modellen, Tabellen – Abstraktion ist überall.

✏️ Papier & Bleistift 🗺️ Ggf. echter Stadtplan
75–100
Min.
🔁 Modul 4: Algorithmen
Partnerarbeit

Input (5 Min.): Ein Algorithmus ist eine genaue, endliche Abfolge von Anweisungen, die ein Problem löst. Kochrezepte, Spielanleitungen, IKEA-Aufbauanleitungen = Algorithmen!

Aufgabe 1 – «Roboter-Anleitung» (15 Min.):

  • Person A sitzt mit dem Rücken zu Person B
  • Person A beschreibt (nur in Worten) eine einfache Figur auf ihrem Blatt
  • Person B zeichnet nach den Anweisungen – ohne zu fragen
  • Ergebnis vergleichen: Wo war die Anleitung zu ungenau?

Vertiefung (5 Min.): Was müssen gute Algorithmen haben? (Eindeutigkeit, Reihenfolge, Endlichkeit) – LP notiert an der Tafel.

Erwachsene – Variante: Flowchart eines Entscheidungsprozesses erstellen (z. B. «Soll ich diesen Kunden zurückrufen?»).

✅ Aufgabe 2 — Eigenen Algorithmus entwickeln (prüfbare LP-Beobachtung)
Szenario: Jede lernende Person entwickelt einen eigenen Algorithmus für eine Alltagshandlung (z. B. «Morgens zur Schule kommen», «Ein Buch ausleihen», «Pizza bestellen»). Der Algorithmus muss so formuliert sein, dass ein Roboter ihn ausführen könnte.

LP-Beobachtungs-Checkliste: Hakt ab, was der Algorithmus einer lernenden Person erfüllt – das Ergebnis zeigt, ob das Konzept verstanden wurde.

Der Algorithmus hat einen klaren Startpunkt (z. B. «Ich stehe auf»).
Die Schritte sind in logischer Reihenfolge – kein Schritt setzt etwas voraus, das noch nicht getan wurde.
Jeder Schritt ist eindeutig formuliert – kein Spielraum für Interpretation.
Der Algorithmus enthält mindestens eine Entscheidung (Wenn … dann … / sonst …).
Es gibt ein klares Ende – der Algorithmus kommt zu einem Abschluss.
Der Algorithmus ist vollständig – eine fremde Person könnte ihn ohne Rückfragen ausführen.
📄 Arbeitsblatt AB-3 ✏️ Papier & Stift 👥 Paare
100–115
Min.
🎯 Abschluss & Reflexion
Plenum

Zusammenfassung (5 Min.): LP zeigt die vier Konzepte nochmals visuell. Lernende nennen je ein Beispiel aus dem heutigen Unterricht.

Exit-Ticket (5 Min.): Jede Person notiert auf einem Zettel:

  • «Das habe ich heute gelernt: …»
  • «Das finde ich noch unklar: …»
  • «CT begegnet mir im Alltag bei: …»

Ausblick (5 Min.): Wie nutzen Computer diese Denkweise? Kurze Demo oder Link zu code.org / scratch.mit.edu für Interessierte.

📋 Exit-Ticket (AB-4) 🖥️ Optional: Beamer

Anpassungen nach Zielgruppe

🏫 Primarschule
  • Viele Bilder und konkrete Alltagsbeispiele nutzen
  • Unplugged-Aktivitäten bevorzugen (kein Computer nötig)
  • Gruppen- statt Einzelarbeit für sozialen Austausch
  • Gamification: z. B. «Ich bin ein Roboter» als Rollenspiel
  • Algorithmus-Aufgaben spielerisch (Lego-Bauanleitung, Tanzschritte)
  • Wiederholung durch Rituale (z. B. Tagesplan zerlegen)
  • Scratch Jr. als optionale digitale Ergänzung
👩‍💼 Erwachsene / Beruf
  • Direkter Bezug zum Berufsalltag herstellen
  • Prozessoptimierung und Workflow-Analyse einbeziehen
  • Flowcharts und einfache Entscheidungsbäume nutzen
  • Eigenverantwortliches Tempo, mehr Selbststeuerung
  • Digitale Tools einbeziehen: Excel, Notion, Miro
  • Diskussionen vertiefen: «Wo versagt CT?»
  • Optional: Einführung in Python / No-Code-Tools

Übersicht Unterrichtsmaterialien

Material Inhalt Einsatz Hinweis
AB-1 Zerlegungsaufgabe «Sandwich» / Berufsprozess Modul 1 Vorab ausdrucken, je 1× pro Person
AB-2 Musterkarten (Zahlen, Bilder, Symbole) Modul 2 Laminieren empfohlen (Mehrfachgebrauch)
AB-3 Roboter-Figuren zum Beschreiben & Zeichnen Modul 4 Je 2 Blätter pro Paar (A und B)
AB-4 Exit-Ticket mit 3 Reflexionsfragen Abschluss A6-Format, LP sammelt ein
🖥️ Präsentation Folien mit Einführung, Konzepten, Beispielen Alle Module Anpassbar (PowerPoint / Google Slides)
🃏 CT-Karten 4 Übersichtskarten (eine pro Konzept) Referenz Als Stütze auf dem Tisch auslegen
✏️ Papier & Stifte Leere A4-Blätter, Bleistifte, Farbstifte Alle Aktivitäten Immer bereit halten

Beobachtung & Lernnachweis

📋
Exit-Ticket
Schriftliche Selbstreflexion am Schluss jeder Lektion – schneller Überblick über den Lernstand.
👀
Beobachtung
LP beobachtet Gruppenarbeit gezielt: Können die Lernenden das richtige Konzept benennen?
🗣️
Mündliche Beteiligung
Beiträge im Plenum: Lernende erklären Konzepte mit eigenen Worten.
📁
Portfolio (optional)
Lernende sammeln ihre Arbeitsblätter und ergänzen eine kurze Reflexion am Ende der Einheit.

Ressourcen für Lehrpersonen

🌐 code.org / CS Fundamentals Kostenlose Einsteiger-Kurse für Klassen 1–8, auf Deutsch verfügbar
🐱 scratch.mit.edu Visuelle Programmierumgebung, ideal für Primarschule
📘 Lehrplan 21 – MI Modul «Medien und Informatik», Zyklus 1–3, Kompetenzbereich «Informatiksysteme»
🎒 informatik.education Unterrichtsmaterialien für Schweizer Schulen, CH-Kontext
📚 «Computational Thinking» – Wing, 2006 Grundlagenpapier (Englisch), frei verfügbar als PDF