P288 - INFOS 2019 - 18. GI-Fachtagung Informatik und Schule - Informatik für alle
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- TextdokumentWorkshop: Internet of Things zum Nachbauen(Informatik für alle, 2019) Hembrock, Laura; Tschorn, Patrick; Brinkmeier, MichaelDas Lebensumfeld von Schülerinnen und Schülern wird heutzutage immer mehr vernetzt. Wo früher noch Einkaufslisten per Hand geschrieben werden mussten, kann diese Aufgabe nun Assistenten wie Alexa, Cortana und Siri überlassen werden, oder aber der Kühlschrank sendet einfach selbst ein Bild seines Inhaltes in den Supermarkt. Der Workshop „IoT zum Nachbauen“ 4 bietet eine gute Gelegenheit ein Projekt durchzuführen, bei dem die Schülerinnen und Schüler ein Beispiel für die Vernetzung von Informatiksystemen selber erfahren können. Im Laufe des Workshops soll von den Teilnehmenden Stadiontechnik für einen Tischkicker implementiert werden. Dazu gehören z.B. Toranzeigen für die beiden gegnerischen Teams und eine Anzeige für die verbleibende Spielzeit. Gesteuert wird die Stadiontechnik von einem Schiedsrichter mithilfe eines Tablets. Von diesem wird ein Calliope Mini mit HTTP-Requests angesteuert, der wiederum ein entsprechendes Signal per Funk an die Mikrocontroller mit den einzelnen Funktionen der Stadiontechnik sendet. Der Workshop beginnt mit einer kurzen Einführung zu abbozza! und dem Calliope Mini. Während der gesamten Zeit wird die Methode des Pair Programming verwendet. Nach der Einführung treffen sich alle Teilnehmenden, um gemeinsam die gewünschten Funktionen zu besprechen. Hier ist eine Variation von Gruppe zu Gruppe möglich, da die Teilnehmenden sehr frei entscheiden können, was implementiert werden soll. Stehen die umzusetzenden Funktionen fest, wird mit den Teilnehmenden über die Notwendigkeit eines Kommunikationsprotokolls diskutiert. Im Anschluss an die Diskussion wird mit den Teilnehmenden ein Kommunikationsprotokoll entwickelt und die einzelnen Funktionen der Stadiontechnik auf die Programmier-Teams aufgeteilt. Ein Team bekommt dabei die Aufgabe den Master-Calliope, welcher die HTTP-Requests empfängt, zu programmieren und ein weiteres soll die App für das Tablet des Schiedsrichters mit dem MIT App-Inventor erstellen. Während die Programmier-Teams nach der Besprechung in die Implementierung ihrer Funktionen starten, bekommt das App-Team zuerst eine Einweisung in die Arbeit mit dem App-Inventor. Sind alle Teams mit ihren Aufgaben fertig, wird die Stadiontechnik mit einem Spiel am Tischkicker getestet.
- TextdokumentKünstliche Intelligenz im Informatikunterricht der Sek II – Unterrichtsmodul “Lernende Algorithmen”(Informatik für alle, 2019) Schmidt, Pascal; Strobel, StefanDer Workshop zeigt einen unterrichtspraktischen Weg auf, wie in das Thema “Lernende Algorithmen” am Beispiel von Entscheidungsbäumen im Informatikunterricht der Sekundarstufe II eingeführt werden kann.
- TextdokumentJavaScript als ideale textbasierte Programmiersprache im Unterricht anhand von ada7 differenziert und motivierend unterrichten.(Informatik für alle, 2019) Dorn, JulianJavaScript ist eine sehr gut für den Informatikunterricht geeignete Programmiersprache. Mit ihr lassen sich Programme entwickeln, welche zu Beginn motivierende Szenarien abbilden und später in Form von Webseiten, Apps oder Spielen direkt der Lebenswirklichkeit der SchülerInnen entsprechen. Dadurch dass der Unterricht vollständig im Browser durchgeführt werden kann, entfallen Wartungsaufwände in der Schule und alle SchülerInnen können auch zu Hause üben. Zum Erlernen von JavaScript wird die vom Autor entwickelte und kostenfrei zur Verfügung stehende Plattform ada7.de vorgestellt. Es wird Blended Learning als Methode zum Lehren vorgestellt, womit eine individuelle Förderung auch bei heterogenen SchülerInnengruppen möglich ist. Dadurch kann ein reibungsloser Unterricht gestaltet werden, in welchem alle SchülerInnen einen maximalen Lernerfolg erreichen können, ohne dass für Einzelne Pausen entstehen. So wird vermieden, dass SchülerInnen sich langweilen und so der Lernerfolg und die Disziplin gestört wird. Die Lehrkraft behält dank eines Dashboards dennoch immer die Übersicht über den Lernfortschritt Einzelner.
- TextdokumentFit für den Lehrplan 21 – Wie Klassenlehrpersonen auf den Informatikunterricht vorbereitet werden (können)(Informatik für alle, 2019) Gumpert, Andrea; Zaugg, PascalInformatik ist in der Schweizer Primarschule angekommen! Studierende werden an Pädagogischen Hochschulen darauf vorbereitet, Informatik zu unterrichten und in die Fächer zu integrieren. Keine leichte Aufgabe, denn häufig haben sie selbst keinen Informatikunterricht erlebt, was bedeutet, dass die Vorerfahrungen in dem Bereich sehr heterogen sind. Eine etablierte Fachdidaktik für das neue Modul Medien und Informatik gibt es darüber hinaus noch nicht. Um diese Herausforderungen zu meistern, werden Räume für individuelles Lernen und Vertiefen geschaffen. Anhand von kompetenzorientierten Aufgabensets lernen die Studierenden selbstgesteuert, aber begleitet und dialogisch, das, was sie an fachlichem und fachdidaktischem Handwerkszeug für den Medien-und-Informatik-Unterricht brauchen. Durch die individualisierbaren Aufgabensets, welche sich auf das Konzept des Dialogischen Lernens abstützen, wird das selbstbestimmte, freie Lernen im Präsenzunterricht an der Hochschule unterstützt. Kooperatives und selbstreflexives Lernen an schulpraxisorientierten Aufgaben ermöglicht es den Studierenden zum einen, fachwissenschaftliche Konzepte aufzubauen und zum anderen, fachdidaktische Erfahrungen für das Lehren im Fach Medien und Informatik zu nutzen (didaktischer Doppeldecker).
- TextdokumentTPA-Modell(Informatik für alle, 2019) Meier, Urs LeoDurch die Einführung des neuen Fachs Medien und Informatik im Rahmen des Lehrplans 21 an Deutschschweizer Volksschulen halten u.a. informatische und medienpädagogische Inhalte Einzug in den Unterricht ab Kindergartenstufe. Lehrpersonen aller Schulstufen sind daher gefordert, ihre eigenen Kompetenzen weiterzuentwickeln, um ihre Schüler*innen im Lernprozess zu unterstützen. Insbesondere der Programmierunterricht benötigt viele Fertigkeiten auf verschiedenen Ebenen. Um die Abläufe eines Problemprozesses beim Programmieren für Lehrpersonen verständlich aufzuzeigen, hat der Autor ein Modell entwickelt. Das sogenannte TPA-Modell (Thinking, Processing, Acting) zeigt die grundlegenden Arbeitsschritte beim Lösen eines Problems aus dem Alltag bis hin zur Verwirklichung in einem physikalischen Modell wie z.B. einem Roboter oder Microboard. Nach der Entwicklung des TPA-Modells wurde es in der Praxis eingesetzt, um problembasierte Aufgaben zu reduzieren und die grundlegenden Programmierkonzepte zu vermitteln.
- TextdokumentInnovative Gestaltung und Einsatz von Erklärvideos im Informatikunterricht(Informatik für alle, 2019) Hochthurn, Tamara; Gallenbacher, JensErklärvideos bieten eine Möglichkeit, zeit- und ortsungebunden individuell im eigenen Tempo Inhalte zu erlernen. Ein Nachteil ist die oft passive Konsumentenhaltung von Schülerinnen und Schülern, die das Erklärvideo nur oberflächlich betrachten. Dieser Beitrag stellt einen Unterrichtsverlauf mit selbstentwickelten Erklärvideos zum Thema Binärsystem sowie Nutzung verschiedener Bastelkärtchen als Artefakte vor. Die Idee ist, dass die Lernenden durch den haptischen Einsatz der Bastelkärtchen während des Erklärvideos in eine aktive Rolle schlüpfen. In einer Vorstudie mit wenigen Schulklassen wurde der Unterschied der Kompetenzentwicklung mit und ohne Artefakte untersucht. Dazu wurde die Methode „Flipped Classroom“ in zweierlei Form angewandt. Zum einen als klassische Inverted Classroom Variante, bei der die Schülerinnen und Schüler als vorbereitende Hausaufgabe das Erklärvideo bearbeiteten. Zum anderen als In-Class-Flip, bei dem das Erklärvideo im Unterricht betrachtetet wird. Die Artefakte hatten in den vorliegenden Ergebnissen einen kurzfristigen leicht positiven Effekt. Die Methode des klassischen Flipped Classrooms hatte einen leicht positiven Einfluss auf Nachhaltigkeit.
- TextdokumentEmpfehlungen der GI – Kompetenzen für informatische Bildung im Primarbereich(Informatik für alle, 2019) Humbert,Ludger; Herper, Henry; Best, Alexander; Borowski, Christian; Freudenberg, Rita; Fricke, Martin; Haselmeier, Kathrin; Hinz, Volkmar; Müller, Dorothee; Schwill, Andreas; Thomas, MarcoVorstellung der Ergebnisse des Arbeitskreises »Bildungsstandards Informatik für den Primarbereich«. Darstellung und Diskussion der Motivation und der Restriktionen, die die »Standards« enthalten. Vorstellung und Besprechung von Unterrichtsbeispielen zur Umsetzung von Aspekten, die die Kompetenzentwicklung der Schülerinnen und Schüler befördern.
- TextdokumentInformatik in der Grundschule – Stellschraube Lehrerbildung(Informatik für alle, 2019) Haselmeier, KathrinDie universitäre Lehrerbildung für Grundschullehrkräfte muss Informatik als Gegenstand der allgemeinen Bildung umfassen. Aus entwicklungspsychologischer Sicht begründet der Beitrag, warum Informatik bereits in der Grundschule Bestandteil des Unterrichts sein muss und referenziert dabei aktuelle Studienergebnisse. Im Spannungsfeld Lehren und Lernen wird herausgestellt, dass gut ausgebildete Lehrkräfte zwar zentral für die kompetente Vermittlung informatischer Inhalte und Gegenstände in der Grundschule sind, sie jedoch bislang im Rahmen ihrer Ausbildung bzw. der Weiterqualifizierung wenig Möglichkeiten haben, fundierte informatische Kompetenzen auf- und auszubauen. Fortbildungsmöglichkeiten für Bestandslehrkräfte werden aufgezeigt, hinsichtlich ihrer Möglichkeiten und Grenzen diskutiert und schließlich der Einfluss auf die universitäre Lehrerbildung als maßgebliche Stellschraube für Informatik in der Grundschule identifiziert. Aus der dargestellten Notwendigkeit heraus wurde eine eigene universitäre Veranstaltung für Studierende konzipiert und (bisher zwei Mal) durchgeführt.2 Vorläufige Evaluationsaspekte aus der Veranstaltung werden vorgestellt und diskutiert.
- TextdokumentWorkshop: Maschinelles Lernen Unplugged(Informatik für alle, 2019) Ossovski, Elisaweta; Brinkmeier, MichaelKünstliche Intelligenz, bei der Maschinelles Lernen als Grundtechnik eine wichtige Rolle spielt, wird immer häufiger in den Medien thematisiert und bewertet, ohne auf die konkrete Funktionsweise einzugehen. Dadurch kann gerade bei Schülerinnen und Schülern ein falsches Bild davon entstehen. Der bereits mit einigen Gruppen erprobte Workshop3 „Maschinelles Lernen Unplugged“ stellt dabei einen ersten Versuch dar, wie Schülerinnen und Schülern das Teilgebiet Maschinelles Lernen mit einem Unplugged-Konzept näher gebracht werden kann. Im Anschluss an einen kurzen theoretischen Impuls, der eine Motivation für die handlungsorientierte Phase gibt, sollen die Teilnehmenden mithilfe einer Pinnwand, Pinnnadeln sowie einer Holzleiste eine lernende Maschine entwickeln, die zwei Arten von Schrauben klassifizieren kann. Dabei fällt zur Datengenerierung eine zu klassifizierende Schraube zufällig auf eine bewegliche Platte und wird von oben fotografiert. Auf diesem Bild wird eine Bounding Box bestimmt und die Maße dieses Rechtecks stellen mit dem jeweils größeren Wert als erste Vektorkomponente und dem jeweils kleineren Wert als zweite Vektorkomponente die Daten dar. Beim Lernprozess werden 20 zufällige Datenkarten aus dem Datensatz einzeln auf der Pinnwand markiert und die Holzleiste entsprechend in Richtung des eingefügten Punktes bewegt, wobei die Holzleiste, die zu Beginn an einem Punkt an der x-Achse fixiert wurde, um eine immer geringere Distanz gedreht wird. Dies entspricht der graphischen Repräsentation eines Perzeptrons, wobei das Lernverfahren zugunsten der Handhabbarkeit vereinfacht wurde. Danach präsentieren die Teilnehmenden jeweils den anderen Gruppen kurz ihr Ergebnis. Bei der Vorstellung sollen diese auch ihre Gedanken während des Durchführens erläutern und die Fragen beantworten, welche Überlegungen zur Wahl der initialen Gerade geführt haben und ob sie eine Fortsetzung des Verfahrens für sinnvoll halten. Die Intention dabei ist die Erkenntnis der Vorteile eines Rechners, um Präzision gewährleisten und auch kleine Veränderungen sinnvoll durchführen zu können. Diese Eigenschaften kann die handlungsorientierte Darstellung nicht erfüllen, da eine Bewegung der Holzleiste um wenige Millimeter keine bedeutenden Ergebnisse hervorrufen würde. Die unterschiedlichen Ergebnisse der Gruppen können gegebenenfalls durch weitere auf Bildern dokumentierte Ergebnisse ergänzt und zum Anlass genommen werden, um die Auswirkungen verschiedener Parameter wie die Wahl der initialen Gerade sowie die Auswahl und Anzahl der Datenkarten zu diskutieren. Den Abschluss des Workshops bildet eine Diskussion über weitere Fälle wie andere Größenverhältnisse der Schraubenarten, nicht linear separable Daten sowie die Möglichkeiten mehr als nur zwei Arten zu klassifizieren.
- TextdokumentFreies Explorieren und Programmieren(Informatik für alle, 2019) Straube, Philipp; Brämer, Martin; Köster, HildeInnerhalb eines offenen Lernsettings wurde das Interesse an unterschiedlichen Lernmedien mit informatischem Fokus in einer Grundschulklasse evaluiert. Es zeigten sich signifikante Genderdifferenzen.