Informatik 6: Den informatischen Funktionsbegriff erklären
17.1 Lernziele
- den informatischen Funktionsbegriff in eigenen Worten erklären.
- zwischen Alltagssprache, mathematischer Funktion und informatischer Funktion unterscheiden.
- beschreiben, dass Funktionen Teilaufgaben in Programmen übernehmen.
- erklären, dass Funktionen aufgerufen werden können.
- einfache Eingaben, Ausgaben und Ergebnisse einer Funktion benennen.
- den Zusammenhang von Funktion, Verarbeitung und Ergebnis erklären.
- erkennen, dass Funktionen Wiederholungen im Programm vermeiden können.
- einfache Funktionen an Beispielen aus Alltag und Programmierung erläutern.
- Funktionsnamen verständlich und passend formulieren.
- zwischen Funktionsdefinition und Funktionsaufruf unterscheiden.
- einfache Funktionen in Ablaufdarstellungen, Blocksprachen oder textnahen Darstellungen erkennen.
- den Nutzen von Funktionen für Übersicht, Ordnung und Wiederverwendung beschreiben.
17.2 Lerninhalte
Der informatische Funktionsbegriff wird besonders verständlich, wenn Teilaufgaben aus Programmen, Gerätefunktionen aus dem Alltag und einfache Darstellungen von Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe gemeinsam betrachtet werden, weil sich daran Zweck, Aufbau und Nutzen von Funktionen anschaulich zeigen.
Grundidee einer informatischen Funktion
Eine informatische Funktion hilft dabei, größere Probleme in kleinere, klar benannte und wiederverwendbare Einheiten zu zerlegen, damit Programme verständlicher, strukturierter und leichter veränderbar werden. Eine Funktion ist in der Informatik ein klar abgegrenzter Teil eines Programms, der eine bestimmte Aufgabe übernimmt. Sie kann etwa Zahlen addieren, ein Licht einschalten, einen Text prüfen, eine Figur bewegen oder auf einen Tastendruck reagieren. Statt denselben Ablauf
immer wieder neu zu schreiben, wird die Aufgabe in einer Funktion zusammengefasst und bei Bedarf erneut aufgerufen. Das macht Programme kürzer, übersichtlicher und besser wartbar. Beispiele, begruessen(), rechne_summe(), pruefe_passwort(), zeige_meldung().
Funktion als Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe
Die Grundidee einer Funktion lässt sich besonders gut über Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe verstehen, weil damit sichtbar wird, dass eine Funktion Informationen aufnimmt, etwas damit macht und anschließend ein Ergebnis oder eine Wirkung erzeugt. Viele Funktionen folgen vereinfacht dem Muster Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe. Eine Funktion erhält Daten oder Auslöser, verarbeitet diese nach festen Regeln und liefert danach ein Ergebnis zurück oder führt eine Wirkung aus. Beispiel: Eine Funktion bekommt zwei Zahlen, addiert sie und gibt die Summe aus. Ein anderes Beispiel: Eine Funktion erhält einen Text, prüft seine Länge und gibt „zu kurz“ oder „passt“ zurück. Auch in Geräten ist dieses Muster sichtbar: Ein Tastendruck wird erkannt, verarbeitet und löst eine Reaktion aus. Beispiele, Taschenrechner, Passwortprüfung, Tastenreaktion, Temperaturanzeige.
Funktionsdefinition und Funktionsaufruf
Der Unterschied zwischen dem Festlegen einer Funktion und ihrem späteren Verwenden ist zentral, weil erst dadurch klar wird, dass Funktionen einmal beschrieben und danach mehrfach an verschiedenen Stellen eingesetzt werden können. Bei der Funktionsdefinition wird festgelegt, was eine Funktion tun soll. Beim Funktionsaufruf wird diese Funktion tatsächlich ausgeführt. In den didaktischen Unterlagen wird genau dieser Unterschied am Beispiel von Funktionen in Python und JavaScript hervorgehoben: Zuerst wird eine Funktion definiert, später wird sie von einer anderen Stelle aus aufgerufen. Lernende sollen erkennen, dass beim Definieren eine gewisse Wahlfreiheit besteht, während der Aufruf an den festgelegten Namen gebunden ist. Beispiele, Funktion festlegen, Funktion starten, Ereignis reagiert, Taste drückt Aktion aus.
Namen und Verständlichkeit von Funktionen
Gute Funktionsnamen sind ein wichtiger Teil informatischen Denkens, weil sie nicht nur technische Ordnung schaffen, sondern auch anderen Menschen sofort zeigen, welche Aufgabe eine Funktion übernimmt. Ein Funktionsname sollte möglichst klar, passend, eindeutig sein. Namen wie rechne_punkte(), spiele_ton(), oeffne_datei() oder setze_startwert() sind aussagekräftiger als unklare Bezeichnungen wie mach1() oder funktionneu(). In den didaktischen Materialien wird betont, dass die Vergabe desselben Namens für unterschiedliche Funktionen aus didaktischer Sicht ungünstig ist, weil dadurch das Verständnis erschwert wird. Gute Namen helfen deshalb bei Lesbarkeit, Erklärung und Fehlersuche. Beispiele, addiere(), zeichne_kreis(), sende_nachricht(), pruefe_eingabe().
Funktionen mit Eingaben und Ergebnissen
Viele Funktionen werden besonders anschaulich, wenn sie nicht immer dasselbe tun, sondern mit übergebenen Werten arbeiten und aus diesen Werten ein neues Ergebnis erzeugen. Eine Funktion kann Parameter oder Eingabewerte erhalten. Diese Werte beeinflussen, was genau berechnet oder ausgeführt wird. Beispiel: Eine Funktion addiere(a,b) arbeitet je nach Zahlenpaar mit anderen Werten. Eine Funktion male_quadrat(farbe) kann dieselbe Grundaufgabe ausführen, aber mit unterschiedlichen Farben. Eine Funktion begruesse(name) gibt je nach Name einen anderen Text aus. So wird sichtbar, dass Funktionen allgemeine Werkzeuge sein können, die auf wechselnde Eingaben reagieren. Beispiele, Zahlen addieren, Namen einsetzen, Farben wechseln, Bewegungen variieren.
Funktionen ohne Rückgabewert und mit Wirkung
Nicht jede Funktion muss ein sichtbares Ergebnis als Zahl oder Text zurückgeben, denn manche Funktionen bewirken vor allem eine Aktion im System oder an einem Gerät. Manche Funktionen berechnen Werte, andere lösen Handlungen aus. Eine Funktion kann ein Licht einschalten, einen Ton abspielen, eine Figur bewegen oder eine Anzeige aktualisieren. In Alltagsgegenständen erfüllen eingebettete Computersysteme ebenfalls bestimmte Funktionen, etwa Navigation, Temperaturregelung oder Erinnerung an Medikamenteneinnahmen. Solche Beispiele helfen zu verstehen, dass eine Funktion nicht nur „rechnet“, sondern allgemein eine klar beschriebene Aufgabe übernimmt. Beispiele, Ton abspielen, Anzeige ändern, Licht schalten, Nachricht senden.
Funktionen und Wiederverwendung
Der besondere Nutzen von Funktionen zeigt sich dann, wenn dieselbe Teilaufgabe mehrfach gebraucht wird und nicht jedes Mal neu geschrieben oder erklärt werden muss. Wiederverwendung bedeutet, dass eine einmal definierte Funktion an mehreren Stellen im Programm erneut eingesetzt werden kann. Das spart Arbeit, vermeidet doppelte Schreibarbeit und erleichtert Änderungen. Muss zum Beispiel die Begrüßung geändert werden, genügt oft eine Anpassung in der Funktion statt an vielen Stellen im Programm. Dasselbe gilt für wiederkehrende Prüfungen, Berechnungen oder Ausgaben. Beispiele, Begrüßung mehrfach nutzen, Spielfigur wiederholt bewegen, Punkte immer gleich berechnen, Meldungen zentral steuern.
Funktionen in blockbasierten und textnahen Darstellungen
Der Funktionsbegriff sollte nicht an eine einzige Programmiersprache gebunden werden, weil dieselbe Grundidee in Blocksprachen, textnahen Notationen und Ereignissystemen unterschiedlich dargestellt, aber ähnlich verstanden werden kann. In blockbasierten Umgebungen erscheinen Funktionen oft als eigene Blöcke oder benannte Abläufe. In textnahen Sprachen werden sie durch definierende Schreibweisen und spätere
Aufrufe sichtbar. Die didaktischen Materialien zum hybriden Arbeiten mit Block-, Python- und JavaScript-Ansichten zeigen, dass Lernende gerade durch den Vergleich der Darstellungen erkennen können, wo eine Funktion definiert und wo sie aufgerufen wird. Dadurch wird der Funktionsbegriff sprachübergreifend verständlich. Beispiele, Scratch-Blöcke, MakeCode, Python-Funktion, JavaScript-Aufruf.
Funktionen im Alltag und in digitalen Geräten
Alltagsnahe Beispiele fördern das Verständnis besonders stark, weil sie zeigen, dass „Funktion“ nicht nur ein Programmierwort ist, sondern auch bei Geräten und digitalen Systemen als gezielte Teilaufgabe verstanden werden kann. Ein Smartphone nutzt Funktionen für Kamera, Navigation, Nachrichtensenden oder Entsperren. Eine Smartwatch misst Schritte und Herzfrequenz. Ein intelligenter Medikamentendispenser erinnert an Zeitpunkte und gibt Medikamente nach Plan aus. Solche Beispiele aus den DGB- Unterlagen zeigen, dass Computersysteme in Alltagsgegenständen bestimmte Funktionen erfüllen. Für den informatischen Unterricht ist daran wichtig: Auch in Programmen werden Teilaufgaben als klar beschriebene Funktionen gedacht und umgesetzt. Beispiele, messen, anzeigen, erinnern, navigieren, steuern.
Abgrenzung zu mathematischen Funktionen
Ein klares Begriffsverständnis entsteht besser, wenn zwischen mathematischer und informatischer Verwendung unterschieden wird, ohne den Zusammenhang völlig zu trennen. In der Mathematik beschreibt eine Funktion meist die Zuordnung von einem Wert zu einem anderen Wert. In der Informatik kann eine Funktion ebenfalls Eingaben in Ergebnisse überführen, sie kann aber zusätzlich Aktionen auslösen, Geräte steuern, Texte ausgeben oder Ereignisse verarbeiten. Die mathematische Sicht hilft beim Verstehen von Eingabe und Ergebnis, die informatische Sicht erweitert dies um Ablauf, Wiederverwendung und technische Wirkung. Beispiele, f(x)=2x, Zahl verdoppeln, Text prüfen, Figur bewegen, Ton starten.
Warum der Funktionsbegriff informatisch wichtig ist
Programme werden verständlicher und besser planbar, wenn wiederkehrende oder klar abgrenzbare Teilaufgaben als Funktionen organisiert werden und nicht als lange, unübersichtliche Gesamtabläufe. Der Funktionsbegriff unterstützt Struktur, Übersicht, Arbeitsteilung, Wiederverwendung, Fehlersuche. Wer ein größeres Programm in kleinere Funktionen gliedert, kann einzelne Teile besser testen und erklären. Auch Teamarbeit wird einfacher, wenn verschiedene Personen an unterschiedlichen Funktionen arbeiten. So verbindet der Funktionsbegriff technisches Denken mit Klarheit der Darstellung. Beispiele, Spielprogramm gliedern, Eingabe trennen, Auswertung trennen, Ausgabe trennen, Fehler gezielt suchen.
17.4 Aufgaben für den Unterricht
17.4.1 Funktionen im Alltag entdecken
Der Zugang über bekannte Geräte und Alltagssituationen erleichtert das Verständnis, weil die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass Funktionen nicht nur in Programmiersprachen vorkommen, sondern auch in digitalen Werkzeugen als klar abgrenzbare Aufgaben sichtbar werden.
Begriff, Alltag
Smartphone, App, Taschenrechner, Kamera, Smartwatch
Die Lernenden sammeln in Partnerarbeit Funktionen von Alltagsgeräten, etwa fotografieren, navigieren, rechnen, erinnern oder Musik abspielen. Danach ordnen sie jeder Funktion eine mögliche Eingabe, eine Verarbeitung und eine Ausgabe oder Wirkung zu. Anschließend formulieren sie in einem Satz, warum diese Teilaufgabe als Funktion beschrieben werden kann.
Sammlung, Zuordnung
17.4.2 Gute und schlechte Funktionsnamen vergleichen
Begriffliche Präzision wächst besonders gut, wenn passende und unpassende Funktionsnamen gegenübergestellt werden, weil dadurch sichtbar wird, dass ein Name nicht nur irgendein Etikett, sondern ein wichtiger Hinweis auf Aufgabe und Zweck der Funktion ist.
Namen, Verständlichkeit Material, Karten mach1, pruefe_passwort, neu2, addiere_zahlen, starte_spiel
Die Klasse erhält Karten mit unterschiedlich guten Funktionsnamen. Die Lernenden markieren, welche Namen verständlich und welche unklar sind. Danach verbessern sie unpassende Beispiele und begründen ihre Wahl. Anschließend ordnen sie ausgewählten Namen eine wahrscheinliche Aufgabe zu und prüfen, ob Name und vermutete Funktion zusammenpassen.
Vergleich, Merksatz
17.4.3 Definition und Aufruf unterscheiden
Der Unterschied zwischen dem Festlegen und dem späteren Verwenden einer Funktion wird besonders verständlich, wenn beide Schritte getrennt betrachtet und an kleinen Beispielen sprachlich sowie in einer einfachen Notation nachvollzogen werden.
Definition, Aufruf
Blocksprache, Pseudocode, Funktionskarten
Die Lernenden erhalten kleine Beispiele wie begruesse(), male_kreis() oder spiele_ton(). Zuerst markieren sie, wo eine Funktion definiert wird und wo sie nur aufgerufen wird. Danach formulieren sie selbst eine kurze Definition in Alltagssprache und schreiben an zwei anderen Stellen auf, wann diese Funktion aufgerufen werden soll. Abschließend vergleichen sie ihre Zuordnungen.
Unterschied, Anwendung
17.4.4 Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe zuordnen
Ein tragfähiges Funktionsverständnis entsteht besonders dann, wenn eine Funktion als Ablauf mit Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe beschrieben wird, weil dadurch ihr innerer Aufbau klarer und weniger abstrakt wahrgenommen wird.
EVA, Funktion Material, Vorlagen Name, Zahl, Text, Ergebnis, Wirkung
Die Gruppen bearbeiten Beispiele wie „zwei Zahlen addieren“, „Passwort prüfen“, „Namen begrüßen“ oder „Farbe wechseln“. Zu jeder Funktion notieren sie die Eingabe, beschreiben die Verarbeitung und benennen die Ausgabe oder Wirkung. Danach übertragen sie ein Beispiel in eine kleine Darstellung mit drei Feldern oder Pfeilen.
Zuordnung, Schema
17.4.5 Eine Funktion aus Wiederholungen ableiten
Der Nutzen von Funktionen wird besonders einsichtig, wenn wiederkehrende Programmschritte zuerst mehrfach sichtbar werden und anschließend in eine gemeinsame Funktion ausgelagert werden, um Redundanz zu vermeiden und Programme übersichtlicher zu machen.
Wiederholung, Nutzen
Begruessung, Ton, Bewegung, Ausgabe
Die Lernenden erhalten einen kurzen Ablauf mit mehreren gleichen oder sehr ähnlichen Handlungen, etwa dreimal dieselbe Begrüßung oder wiederholtes Bewegen einer Figur. Zunächst markieren sie die Wiederholungen. Danach formulieren sie eine passende Funktion, die diese Teilaufgabe übernimmt, und ersetzen die Wiederholungen durch einen oder mehrere Funktionsaufrufe. Anschließend erklären sie den Vorteil.
Auslagern, Vereinfachung
17.4.6 Funktionen in Blockprogrammen erkennen
Besonders hohe Lerneffektstärke entsteht, wenn Funktionen in einer blockbasierten Umgebung nicht nur benutzt, sondern als eigene Bausteine erkannt und in ihrem Zusammenhang mit dem restlichen Programm beschrieben werden.
Blocksprache, Erkennen
Scratch, MakeCode, Open Roberta
Die Lernenden öffnen ein vorbereitetes Blockprogramm mit benannten Funktionen oder eigenen Blöcken. Sie markieren die Stellen, an denen Funktionen definiert und an denen sie aufgerufen werden. Danach erklären sie in Partnerarbeit, welche Teilaufgabe jeder Block übernimmt und warum diese Aufgabe nicht jedes Mal neu gebaut werden muss. Optional verändern sie einen Funktionsblock und beobachten die Wirkung.
Block, Wirkung
17.4.7 Eigene einfache Funktionen entwerfen
Tieferes Verständnis entsteht besonders dann, wenn Schülerinnen und Schüler selbst kleine Funktionen planen und formulieren, weil sie dabei entscheiden müssen, welche Aufgabe abgegrenzt, wie sie benannt und mit welchen Eingaben oder Ergebnissen sie versehen wird.
Entwurf, Eigenleistung Material, Aufgaben Spiel, Begruessung, Rechnen, Zeichnen
Jede Gruppe wählt eine kleine Aufgabe, etwa eine Begrüßung ausgeben, eine Figur springen lassen, zwei Zahlen addieren oder ein Symbol zeichnen. Danach legt sie einen passenden Funktionsnamen fest, beschreibt Eingabe und Ausgabe und formuliert die Funktion in einer einfachen Schrittliste oder Blockstruktur. Anschließend stellt die Gruppe ihre Funktion kurz vor.
Name, Aufbau
17.4.8 Fehlerhafte Funktionen prüfen und verbessern
Der informatische Funktionsbegriff wird besonders tragfähig, wenn fehlerhafte oder missverständliche Funktionen analysiert werden, weil die Lernenden dadurch Kriterien für gute Struktur, passende Benennung und sinnvolle Übergabe von Werten bewusst anwenden.
Fehler, Korrektur
unklarer Name, falscher Aufruf, fehlende Eingabe, falsche Ausgabe
Die Lehrkraft stellt kurze problematische Beispiele bereit, etwa eine Funktion ohne verständlichen Namen, einen Aufruf mit fehlendem Wert oder eine Funktion, deren Ausgabe nicht zum Namen passt. Die Lernenden markieren die Fehler, beschreiben die Folgen und schreiben eine verbesserte Fassung. Danach prüfen sie gemeinsam, ob Name, Aufgabe und Ergebnis nun stimmig sind.
Fehlerarten, Verbesserung
17.4.9 Funktionen für andere erklären
Besonders nachhaltiges Lernen zeigt sich dann, wenn eine Funktion so erklärt werden muss, dass andere sie ohne Vorwissen verstehen, weil dabei Begriffe geordnet, Beispiele gewählt und Zusammenhänge sprachlich klar ausgedrückt werden müssen.
Erklaeren, Fachsprache
Plakat, Karteikarte, Erklaerblatt, Mini-Poster
Die Lernenden erstellen in Gruppen ein kurzes Erklärprodukt zu einer einfachen Funktion, etwa begruesse(name), addiere(a,b) oder pruefe_passwort(text). Darin sollen Funktionsname, Aufgabe, Eingabe, Verarbeitung und Ergebnis kurz und verständlich beschrieben werden. Eine andere Gruppe liest oder betrachtet das Produkt und meldet zurück, ob die Erklärung klar genug ist.
Rueckmeldung, Ueberarbeitung
17.4.10 Kurzabfragen und Transfersituationen
Langfristiges Behalten wird besonders zuverlässig gestärkt, wenn zentrale Unterscheidungen wie Funktionsname, Definition, Aufruf, Eingabe und Ausgabe regelmäßig aktiv abgerufen und auf neue kleine Beispiele übertragen werden.
Abruf, Transfer
Quiz, Exit-Ticket, Karten, Whiteboard
Zum Stundenende beantworten die Lernenden kurze Fragen wie „Was ist eine Funktion?“, „Was unterscheidet Definition und Aufruf?“, „Warum sind gute Namen wichtig?“ oder „Nenne eine Eingabe und eine Ausgabe einer Funktion“. In einer zweiten Runde formulieren sie selbst ein kleines Funktionsbeispiel mit Name und Aufgabe oder ordnen einem Namen eine passende Teilaufgabe zu.
Lernstand, Festigung
Grundlage: Informatik – Lehrband 6. Klasse, Final V1.3 (2026).