DGB 1: Algorithmen

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Das Verständnis eindeutiger Handlungsanleitungen unterstützt grundlegendes informatisches Denken, weil Abläufe Schritt für Schritt erfasst, ausgeführt, überprüft und in klarer Form selbst entwickelt werden können, ohne dass Mehrdeutigkeiten oder unklare Reihenfolgen das Ergebnis verfälschen.

11.1 Lernziele

Die Schülerinnen und Schüler können:

• erklären, was ein Algorithmus ist.
• einfache Handlungsanleitungen Schritt für Schritt nachvollziehen.
• vorgegebene Algorithmen korrekt ausführen.
• erkennen, ob eine Anleitung eindeutig oder mehrdeutig formuliert ist.
• die richtige Reihenfolge von Handlungsschritten bestimmen.
• fehlerhafte oder unvollständige Abläufe verbessern.
• einfache Algorithmen in eigenen Worten formulieren.
• Handlungsanleitungen für Alltagsaufgaben erstellen.
• Algorithmen als Abfolge klarer Einzelschritte darstellen.
• erklären, warum genaue Anweisungen für Menschen und Computer wichtig sind.
• Beispiele für Algorithmen aus Alltag und Informatik nennen.
• eigene Algorithmen überprüfen und überarbeiten.

11.2 Lerninhalte

Die Auseinandersetzung mit Algorithmen zeigt, dass viele Tätigkeiten aus klar geordneten Einzelschritten bestehen und nur dann zuverlässig ausgeführt werden können, wenn Reihenfolge, Bedingungen und Formulierungen eindeutig festgelegt sind. Ein Algorithmus ist eine eindeutige Handlungsanleitung zur Lösung einer Aufgabe oder zur Erreichung eines Ziels. Er besteht aus einzelnen Schritten, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden. Wichtig ist, dass die Schritte klar, verständlich und widerspruchsfrei formuliert sind. Nur dann kann die Anleitung richtig umgesetzt werden.

Grundbegriffe Algorithmus, Schrittfolge, Reihenfolge, Anweisung, Ziel, Eindeutigkeit Algorithmen gibt es nicht nur in der Informatik, sondern auch im Alltag. Wer sich morgens anzieht, ein Rezept befolgt, ein Spiel nach Regeln spielt oder ein Möbelstück nach Anleitung aufbaut, folgt bereits einer Abfolge von Handlungsschritten. Dadurch wird deutlich, dass algorithmisches Denken ein alltagsnahes Grundprinzip ist. Alltagsbeispiele Zähne putzen, Tee kochen, Schuhe binden, Tisch decken, Rezept kochen, Lego bauen Ein wesentliches Merkmal von Algorithmen ist die Eindeutigkeit. Wenn in einer Anleitung steht „mach es schön“ oder „nimm etwas Wasser“, bleibt offen, was genau gemeint ist. Solche Aussagen sind ungenau. Eine gute Handlungsanleitung sagt stattdessen zum Beispiel „fülle das Glas bis zur Hälfte mit Wasser“ oder „male den Kreis blau aus“. Dadurch wird die Ausführung überprüfbar und wiederholbar. Merkmale guter Algorithmen klar, eindeutig, vollständig, geordnet, ausführbar, zielgerichtet Die Reihenfolge der Schritte spielt eine entscheidende Rolle. Bei vielen Abläufen führt schon eine kleine Vertauschung zu einem falschen Ergebnis. Wer etwa zuerst Butter auf Brot streichen und erst danach das Brot aus der Verpackung nehmen soll, merkt sofort, dass die Anleitung unsinnig ist. Auch in der Informatik kommt es darauf an, dass Schritte in der richtigen Reihenfolge ablaufen. Ein Beispiel aus dem Alltag: „Marmeladenbrot machen“ kann als Algorithmus beschrieben werden. Zuerst Brot nehmen, dann Messer holen, danach Marmelade öffnen, Marmelade auf das Brot streichen und schließlich das Brot essen. Wird die Reihenfolge verändert, kann der Ablauf unpraktisch oder unmöglich werden. Solche Beispiele helfen, den Sinn strukturierter Schrittfolgen zu verstehen.

Beispielhafte Abläufe Brot schmieren, Getränk einschenken, Hände waschen, Schulranzen packen Algorithmen können nachvollzogen werden, indem vorhandene Anleitungen gelesen und Schritt für Schritt ausgeführt werden. Dabei zeigt sich, ob die Formulierungen verständlich genug sind und ob das Ziel tatsächlich erreicht wird. Diese Form des Ausprobierens ist wichtig, weil Fehler in Anleitungen oft erst beim Ausführen sichtbar werden. Ein Beispiel: Eine Anleitung zum Zeichnen eines Hauses lautet: „Zeichne ein Quadrat. Zeichne darüber ein Dreieck. Füge eine Tür hinzu. Zeichne zwei Fenster.“ Diese Schrittfolge ist klarer als eine vage Anweisung wie „Male ein Haus“. An solchen Beispielen lässt sich gut zeigen, wie genaue Anweisungen ein bestimmtes Ergebnis wahrscheinlicher machen.

Typische Darstellungsformen Textanleitung, nummerierte Schritte, Pfeildiagramm, Symbolfolge, Ablaufplan Neben dem Nachvollziehen und Ausführen ist auch das Formulieren eigener Algorithmen wichtig. Dabei lernen Schülerinnen und Schüler, ein Ziel in einzelne, logisch aufeinanderfolgende Teilschritte zu zerlegen. Das stärkt planvolles Denken und hilft, Probleme systematisch anzugehen. Ein Beispiel: Die Aufgabe „eine Figur durch ein Raster bewegen“ kann in Schritte zerlegt werden, etwa „gehe zwei Felder nach vorne“, „drehe nach rechts“, „gehe ein Feld weiter“. Solche Anweisungen sind bereits nah an informatischen Grundideen, weil sie präzise, wiederholbar und für Mensch oder Maschine umsetzbar sein müssen.

Beispiele aus der Informatik Figur steuern, Roboter lenken, Spielfigur bewegen, Muster zeichnen, Wege finden Algorithmen müssen nicht immer nur aus einer linearen Schrittfolge bestehen. Manchmal enthalten sie Entscheidungen. Dann hängt der nächste Schritt von einer Bedingung ab. Im Alltag passiert das etwa bei der Anweisung: „Wenn es regnet, nimm einen Regenschirm mit. Wenn es nicht regnet, brauchst du keinen.“ Solche Bedingungen sind wichtige Bestandteile informatischen Denkens.

Einfache Bedingungen wenn, dann, sonst, prüfen, entscheiden Auch Wiederholungen spielen bei Algorithmen eine Rolle. Eine Handlung wird dann mehrfach ausgeführt, bis ein Ziel erreicht ist oder eine Bedingung erfüllt ist. Beim Treppensteigen wiederholt sich etwa der Schritt „einen Fuß auf die nächste Stufe setzen“, bis das Stockwerk erreicht ist. In Programmen sind solche Wiederholungen besonders wichtig.

Einfache Wiederholungen mehrmals, wiederhole, solange, bis, erneut Ein weiterer zentraler Lernaspekt ist das Erkennen und Verbessern fehlerhafter Algorithmen. Manche Anleitungen sind unvollständig, andere widersprüchlich oder in falscher Reihenfolge. Schülerinnen und Schüler sollen lernen, solche Fehler zu finden und zu korrigieren. Dadurch wird deutlich, dass Algorithmen überprüft und überarbeitet werden müssen. Ein Beispiel für einen fehlerhaften Ablauf wäre: „Schalte den Computer aus. Öffne das Schreibprogramm. Tippe einen Text.“ Hier ist leicht erkennbar, dass die Handlungsschritte nicht sinnvoll aufeinander folgen. Die Überarbeitung eines solchen Beispiels fördert logisches Denken und den Blick für Abhängigkeiten zwischen Einzelschritten.

Typische Fehlerquellen falsche Reihenfolge, fehlender Schritt, ungenaue Sprache, Widerspruch, unklarer Start Algorithmen können in verschiedenen Fachbereichen verwendet werden. Im Mathematikunterricht lassen sich Rechenverfahren als Schrittfolgen verstehen. Im Sportunterricht können Bewegungsabläufe beschrieben werden. Im Werken oder Kochen gibt es klare Anleitungen mit Reihenfolge und Materialeinsatz. Dadurch wird sichtbar, dass das Thema fachübergreifend bedeutsam ist.

Fächerbezüge Mathematik, Werken, Sport, Kunst, Deutsch, Alltag Ein Beispiel aus Mathematik ist das schriftliche Addieren, das nach festen Schritten erfolgt. Im Kunstunterricht kann eine Faltanleitung für Origami algorithmisch beschrieben werden. Im Sachunterricht lässt sich der Weg zum richtigen Händewaschen als klare Abfolge formulieren. Solche interdisziplinären Beispiele helfen, die Idee des Algorithmus breit zu verankern. Für die Informatik ist besonders wichtig, dass Computer nur eindeutig formulierte Anweisungen ausführen können. Während Menschen oft aus dem Zusammenhang erraten, was gemeint ist, benötigen digitale Systeme präzise Befehle. Genau deshalb ist das Formulieren klarer Algorithmen eine Grundlage für späteres Programmieren.

Bedeutung für Computer keine Vermutung, klare Befehle, feste Reihenfolge, genaue Ausführung Wer Algorithmen versteht, kann Probleme besser strukturieren, Handlungen planen und Lösungen verständlich beschreiben. Das Nachvollziehen, Ausführen und eigenständige Formulieren von Handlungsanleitungen fördert damit nicht nur informatische Grundbildung, sondern auch Genauigkeit, Sprachbewusstsein und systematisches Denken.

Weiterführende Links

• https://www.klicksafe.de
• https://www.saferinternet.at
• https://www.internet-abc.de
• https://www.bpb.de
• https://www.code.org

11.3 Aufgaben für den Unterricht

11.3.1 Vorgegebene Anleitungen exakt ausführen

Die Schülerinnen und Schüler erhalten kurze schriftliche Handlungsanleitungen, etwa zum Falten, Zeichnen, Bauen oder Bewegen einer Figur auf einem Raster. Sie führen diese Schritt für Schritt aus, ohne zusätzliche Vermutungen einzubringen. Danach vergleichen sie ihre Ergebnisse und besprechen, ob die Anleitung eindeutig genug war oder an einzelnen Stellen unterschiedlich verstanden werden konnte. Die Aufgabe zeigt unmittelbar, dass schon kleine sprachliche Unklarheiten zu unterschiedlichen Ergebnissen führen können und dass Algorithmen deshalb präzise formuliert sein müssen.

Beispiele: Faltanleitung, Zeichenanleitung, Rasterweg, Bauauftrag

Sozialform: Einzelarbeit, Auswertung im Plenum

Erwartete Ergebnisse: genaue Ausführung, erkennbare Unterschiede, Einsicht in Eindeutigkeit

11.3.2 Mehrdeutige Anleitungen untersuchen und verbessern

Die Schülerinnen und Schüler erhalten bewusst ungenaue oder fehlerhafte Handlungsanleitungen, etwa „male ein schönes Haus“ oder „gehe ein Stück nach vorne“. Sie markieren die unklaren Stellen und überarbeiten die Anweisungen so, dass sie eindeutig, vollständig und in richtiger Reihenfolge formuliert sind. Anschließend werden die verbesserten Versionen ausprobiert. Diese Aufgabe stärkt die Fähigkeit, sprachliche Mehrdeutigkeit zu erkennen und in präzise Schrittfolgen umzuwandeln.

Fehlerarten
ungenau, unvollständig, mehrdeutig, widersprüchlich

Sozialform: Partnerarbeit, Klassengespräch

Erwartete Ergebnisse: klarere Formulierungen, bewusstere Sprachwahl, bessere Schrittfolgen

11.3.3 Reihenfolgen ordnen und begründen

Die Schülerinnen und Schüler erhalten durcheinandergeratene Handlungsschritte zu einem einfachen Ablauf, etwa Hände waschen, Brot schmieren, Pflanze gießen oder Spielfigur bewegen. Sie bringen die Schritte in die richtige Reihenfolge und begründen ihre Entscheidung. Danach prüfen sie gemeinsam, welche Folgen eine falsche Reihenfolge hätte. Die Aufgabe fördert logisches Denken und macht sichtbar, dass die Abfolge von Schritten ein zentrales Merkmal von Algorithmen ist.

Abläufe
Hände waschen, Tee kochen, Brot schmieren, Schulranzen packen

Sozialform: Einzelarbeit, Partnervergleich

Erwartete Ergebnisse: korrekte Reihenfolgen, schlüssige Begründungen, Verständnis für Abhängigkeiten

11.3.4 Eine Person als Roboter steuern

Eine Schülerin oder ein Schüler übernimmt die Rolle eines „Roboters“ und darf nur exakt formulierte Befehle ausführen. Die anderen geben nacheinander Anweisungen, um den Roboter durch den Raum oder über ein Bodenraster zu einem Ziel zu führen. Ungenaue Befehle führen zu Fehlern und müssen verbessert werden. Diese Aufgabe macht algorithmisches Denken körperlich erfahrbar und zeigt sehr deutlich, dass klare Einzelanweisungen notwendig sind, wenn keine Vermutungen erlaubt sind.

Befehle
vor, zurück, links, rechts, stop, drehen

Sozialform: Gruppenarbeit, Bewegungseinheit

Erwartete Ergebnisse: präzisere Befehle, unmittelbares Fehlerfeedback, hohe Anschaulichkeit

11.3.5 Alltagsalgorithmen selbst formulieren

Die Schülerinnen und Schüler wählen eine einfache Alltagshandlung und formulieren dazu eine eindeutige Schritt-für-Schritt-Anleitung. Geeignete Beispiele sind etwa Zähne putzen, Schultasche packen, ein Getränk einschenken oder einen Stift anspitzen. Anschließend tauschen sie ihre Anleitungen aus und lassen diese von anderen ausführen oder prüfen. Die Aufgabe verbindet Lebenswelt mit informatischem Denken und zeigt, dass viele Alltagsprozesse algorithmisch beschrieben werden können. Alltagsthemen Zähne putzen, Schuhe binden, Getränk einschenken, Jacke anziehen

Sozialform: Einzelarbeit, Partneraustausch

Erwartete Ergebnisse: eigene klare Anleitungen, bessere Strukturierung, alltagsnahes Algorithmusverständnis

11.3.6 Algorithmen als Zeichenvorschrift verwenden

Die Schülerinnen und Schüler formulieren oder erhalten eine Anleitung zum Zeichnen einer einfachen Figur, eines Musters oder eines Weges auf kariertem Papier. Die Schritte müssen so eindeutig sein, dass alle am Ende zu einem ähnlichen Ergebnis kommen. Im Anschluss werden die Zeichnungen verglichen und Unklarheiten in der Anleitung besprochen. Diese Aufgabe fördert Genauigkeit, räumliches Vorstellungsvermögen und den Zusammenhang von Sprache und Handlung. Zeichenthemen Haus, Pfeil, Muster, Weg, Figur

Sozialform: Einzelarbeit, Sicherung im Plenum

Erwartete Ergebnisse: ähnliche Ergebnisse, erkennbare Unklarheiten, verbesserte Präzision

11.3.7 Fehlerhafte Algorithmen debuggen

Die Schülerinnen und Schüler erhalten Algorithmen mit typischen Fehlern, etwa fehlenden Schritten, falscher Reihenfolge oder unklaren Begriffen. Sie sollen die Probleme finden, benennen und den Ablauf so überarbeiten, dass das Ziel sicher erreicht wird. Danach wird überprüft, ob die verbesserte Version tatsächlich funktioniert. Diese Aufgabe führt in elementares Debugging ein und stärkt die Fähigkeit, Handlungsanleitungen kritisch zu prüfen und gezielt zu verbessern. Fehlerquellen Start fehlt, Schritt fehlt, Reihenfolge falsch, Sprache unklar

Sozialform: Gruppenarbeit, Auswertungsgespräch

Erwartete Ergebnisse: Fehler sicher erkennen, Korrekturen begründen, verbesserte Algorithmen erstellen

11.3.8 Bedingungen und Entscheidungen einbauen

Die Schülerinnen und Schüler erweitern einfache Anleitungen um Entscheidungsschritte, etwa „Wenn die Flasche leer ist, hole Wasser“ oder „Wenn die Ampel rot ist, bleibe stehen“. Anschließend überlegen sie eigene Beispiele mit „wenn – dann – sonst“ und prüfen, ob die Entscheidung klar genug formuliert ist. Diese Aufgabe vertieft das Algorithmusverständnis, weil deutlich wird, dass nicht alle Abläufe rein linear verlaufen, sondern manchmal auf Bedingungen reagieren müssen. Signalwörter wenn, dann, sonst, falls, prüfen

Sozialform: Partnerarbeit, Plenum

Erwartete Ergebnisse: klare Bedingungssätze, erste Verzweigungen, tieferes Strukturverständnis

11.3.9 Reziprokes Lehren zu Algorithmusmerkmalen

Kleine Gruppen erhalten jeweils einen Schwerpunkt wie Eindeutigkeit, Reihenfolge, Vollständigkeit, Bedingungen oder Fehlerkorrektur. Sie bereiten dazu eine kurze Erklärung mit Beispiel vor und vermitteln diese anschließend einer anderen Gruppe. Dabei sollen sie nicht nur den Begriff nennen, sondern ihn an einer konkreten Anleitung veranschaulichen. Diese Methode erhöht den Lernerfolg, weil zentrale Merkmale aktiv erklärt, sprachlich verarbeitet und mehrfach wiederholt werden.

Schwerpunkte
Eindeutigkeit, Reihenfolge, Vollständigkeit, Bedingung, Fehlerkorrektur

Sozialform: Expertengruppen, Austauschgruppen

Erwartete Ergebnisse: gesicherte Fachbegriffe, verständliche Beispiele, aktive Wissensvermittlung

11.3.10 Abschlussaufgabe mit eigenem Algorithmus

Zum Abschluss entwickeln die Schülerinnen und Schüler selbstständig einen vollständigen Algorithmus für eine einfache Aufgabe, etwa einen Weg durch ein Raster, eine Bastelanleitung oder einen geregelten Alltagsablauf. Danach wird die Anleitung von einer anderen Person ausgeführt und auf Eindeutigkeit, Vollständigkeit und richtige Reihenfolge geprüft. Diese Aufgabe sichert das Gelernte, weil Nachvollziehen, Ausführen, Formulieren und Überarbeiten in einem vollständigen Arbeitsprozess zusammengeführt werden. Aufgabentypen Rasterweg, Bastelanleitung, Kochschritt, Zeichenauftrag, Bewegungsfolge

Sozialform: Einzelarbeit, Partnerprüfung

Erwartete Ergebnisse: eigenständige Algorithmen, überprüfbare Schrittfolgen, sicheres Grundverständnis

Grundlage: Digitale Grundbildung – Lehrband 1. Klasse, Ausgabe 2026.