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In meinen bisherigen Studien konnte ich beobachten, dass Kinder beim Sortieren intuitiv die bekannten Sortieralgorithmen wie Selection Sort oder Insertion Sort anwenden. Das ist naheliegend, da diese beiden Sortieralgorithmen für uns Menschen, vor allem wenn wir die Zahlen auf Karten am Tisch sehen, sehr einfach sind. Wir vergleichen oft viele Dinge gleichzeitig, erkennen Muster sofort und merken uns Zwischenschritte intuitiv.

Computer können das nicht. Und beim Sortieren von Gewichten mit einer Waage tritt derselbe Effekt ein. Daher habe ich in meiner letzten Studie (mehr dazu im nächsten Blog) eine Lernintervention eingefügt: Zwischen dem ersten und zweiten Kartensortierdurchgang lernen die Kinder mithilfe der Sortierwaage einen neuen Sortieralgorithmus.

Wie funktioniert diese Sortierwaage?

Die Aufgabe ist eigentlich einfach: Mehrere Würfel sollen von leicht nach schwer sortiert werden. Der Haken dabei ist, dass das Gewicht der Würfel nicht sichtbar ist und wegen der kleinen Gewichtsunterschiede bei gleich großen Würfeln auch kaum fühlbar ist. Vergleiche sind nur mithilfe einer kleinen Balkenwaage möglich und immer nur zwischen zwei Würfeln gleichzeitig.

Genau dadurch entsteht ein sehr „computerähnliches“ Sortieren. Die Lernenden müssen Schritt für Schritt vergleichen und haben nur eine binäre Entscheidungsmöglichkeit: Entweder ist der Würfel leichter oder schwerer als der andere.

Die Idee der Waage gibt es schon länger und stammt nicht von mir. Ich habe sie aus CS Unplugged von Tim Bell [2] sowie „Abenteuer Informatik“ von Jens Gallenbacher[3] aufgegriffen. Damit die Aufgabe möglichst intuitiv und am Tisch gut einsetzbar ist, wurden sowohl die Würfel als auch die Waage vollständig 3D-druckbar entwickelt [1].

Die Würfel sehen von außen gleich aus und unterscheiden sich nur durch ihr Gewicht. Statt Zahlen oder Buchstaben tragen sie zufällige Symbole, damit keine natürliche Reihenfolge vorgegeben wird.

Warum Gewichte statt Karten?

Die Schüler:innen sortieren zuerst im ersten Durchgang die Karten der ursprünglichen Aufgabe. Danach gibt es eine kurze Lernphase mit der Waage, um einen neuen Sortieralgorithmus kennenzulernen. Wir haben uns dabei für Quicksort, Bubblesort, Mergesort und Bucketsort entschieden. Dabei war uns wichtig, bewusst sowohl „schnellere“ als auch „langsamere“ Verfahren einzusetzen, um anschließend die Kinder selbst entscheiden zu lassen, welchen Algorithmus sie im zweiten Sortierdurchgang mit den Karten umsetzen möchten.

Das verfolgte zwei Ziele: • Um zu sehen, ob die Kinder den Sortieralgorithmus von der Waage mit Würfeln auf das bekannte Konzept des Kartensortierens übertragen können • Um zu erfahren, welche Sortierstrategien die Kinder selbst als effizienter empfinden und anschließend auch tatsächlich umsetzen

Diskussion ankurbeln

Um die Diskussion unter den Kindern anzukurbeln, hat in jeder Gruppe von vier Kindern jedes Kind einen anderen Algorithmus mithilfe der Waage kennengelernt. Anschließend mussten sie sich diese Algorithmen gegenseitig erklären und gemeinsam entscheiden, wie sie ihre Strategie zwischen dem ersten und zweiten Kartensortierdurchgang verändern möchten.

Diese Unterrichtsmethode wird auch häufig als „Gruppenpuzzle“ bezeichnet, bei der ein Thema in Teilgebiete unterteilt wird und Lernende sich jeweils ein Teilgebiet aneignen um es dann in ihrer Gruppe zu diskutieren und weiterzugeben.

Gerade diese Diskussionen fand ich besonders spannend, weil die Kinder dabei nicht nur einen Algorithmus anwenden mussten, sondern auch erklären, vergleichen und gemeinsam bewerten sollten 😊

Quellen  

[1] T. Bell, J. Alexander, I. Freeman, and M. Grimley. Computer science unplugged: School students doing real computing without computers. The New Zealand Journal of Applied Computing and Information Technology, 13(1):20–29, 2009.

[2] J. Gallenbacher. Abenteuer Informatik: IT zum Anfassen - von Routenplaner bis Online-Banking. Spektrum-Sachbuch. Spektrum, Akad. Verl., Heidelberg, 2 edition, 2008.

[3] A. Vielsack and M. Landman. Finding the Right Balance: Facilitating the Exploration of Sorting Strategies using 3D-Printable Weights and Scales. In Proceedings of the 28th Australasian Computing Education Conference, New York, NY, USA, 2026. Association for Computing Machinery (ACM).