Zur Motivierung im Informatikunterricht: eine Charakterisierung unterrichtspraktischer Einstiege aus der Perspektive von Lehrenden und Lernenden

Motivierungen ermöglichen es, Lernende für Unterrichtsinhalte zu interessieren und zu begeistern. Diese Arbeit untersucht Motivierung im Informatikunterricht anhand von unterrichtspraktischen Einstiegen. In einer explorativ angelegten Studie werden 12 Typen motivierender Unterrichtseinstiege herausgearbeitet, die eine Bandbreite von Themenbereichen des Informatikunterrichts abdecken. Die Typen motivierender Unterrichtseinstiege werden beschrieben, durch Beispiele illustriert und klassifiziert. Die Hauptuntersuchung erfolgt sowohl aus Lehrer- als auch aus Schülerperspektive. Als theoretische Grundlage dient das um eine didaktische Komponente erweiterte ARCS-Modell der Motivierung nach Keller. Mit Hilfe von Vignetten in Text- und Videoform wird eine Charakterisierung der ermittelten Typen anhand ihrer motivierenden Eigenschaften vorgenommen. Dabei können Top-Gruppen nachgewiesen werden, die einzelne Motivierungsfaktoren in besonderer Weise verkörpern. Hervorzuheben ist, dass die Motivierungstypen Aktuelle Sachverhalte erörtern, Entwicklung von Informatiksystemen als Ziel vorgeben und der Kopplungstyp Entwicklung von Informatiksystemen aus dem Alltag als Ziel vorgeben alle untersuchten Motivierungsfaktoren in hoher Ausprägung in sich vereinen (können). Lehrende und Lernende schätzen das Motivierungspotenzial derjenigen Typen als besonders hoch ein, die allgemeinbildende Informatikaspekte verkörpern. Dem Entwickeln von Informatiksystemen aus dem Alltag als vorgegebenes Ziel der Unterrichtseinheit wird von beiden Teilnehmergruppen insgesamt das höchste Motivierungspotenzial beigemessen. Insgesamt kann geschlussfolgert werden, dass Motivierungen im Informatikunterricht erfolgreich auf Schülerinnen und Schüler wirken, wenn sie flexibel mit den Interessen der Jugendlichen arbeiten, sie den Sinn und Zweck der Lernhandlung verkörpern und Möglichkeiten für die Arbeit mit und an Informatiksystemen (er)schaffen

Von Datenmanagement zu Data Literacy: Informatikdidaktische Aufarbeitung des Gegenstandsbereichs Daten für den allgemeinbildenden Schulunterricht

Die Thematisierung von Daten in der Informatik befindet sich seit über einem Jahrzehnt in einem Wandel, der nicht nur technische Neuerungen nach sich zieht, sondern auch eine umfassende Neubetrachtung der Erfassung, Speicherung und Nutzung von Daten verursachte und zur Bildung eines neuen umfassenden Fachgebiets Datenmanagement führte. Die Ausmaße dieser Entwicklung zeigen sich an der zunehmenden Verarbeitung komplexer Daten (Big Data), neuen Möglichkeiten zur Datenverarbeitung und -analyse (z. B. Datenstromsysteme, Data Mining) und nicht zuletzt an der Entstehung einer eigenen Data Science. Neben fachlichen Veränderungen unterliegt aber auch die gesellschaftliche Bedeutung von Daten einem Wandel: Daten stellen nicht mehr nur ein wichtiges und innovatives Thema der Informatik, sondern das zentrale Fundament der digitalen Gesellschaft dar. Auch der Informatikunterricht konzentriert sich seit Jahren eher auf tradierte Aspekte des Fachgebiets, wie Datenbanken und Datenmodellierung, während neuere Themen allenfalls als Unterrichtskontext aufgegriffen werden. Um eine aqäquate Grundlage für den Unterricht zu diesen Themen zu schaffen, die langlebigen Aspekte der fachlichen Entwicklungen zu identifizieren und somit einen zukunftssicheren Informatikunterricht zu ermöglichen, ist eine umfassende informatikdidaktische Aufarbeitung essenziell. Somit eröffnet sich durch diese Veränderungen deutliches Potenzial, nicht nur für die Informatikdidaktik, sondern auch für die Unterrichtspraxis. In dieser Arbeit wird daher der Gegenstandsbereich Daten und insbesondere das Fachgebiet Datenmanagement aus informatikdidaktischer Sicht umfassend aufgearbeitet, mit dem Ziel ein Fundament für die weitere Forschung und die Unterrichtspraxis zu schaffen. Dazu wird das Modell der Didaktischen Rekonstruktion als Forschungsrahmen eingesetzt und das Fachgebiet aus den Perspektiven Fach, Lehrer, Schüler und Gesellschaft untersucht. Als eines der zentralen Ergebnisse wird, basierend auf einem empirisch geprägten Ansatz, ein Modell der Schlüsselkonzepte des Datenmanagements entwickelt. Um den Bogen zu allgemeinbildenden Datenkompetenzen im Sinne einer Data Literacy zu spannen, entsteht außerdem ein Data-Literacy-Kompetenzmodell, das auf Grundlagen des Datenmanagements und der Data Science fundiert wird. Um die praktische Relevanz der Ergebnisse der Arbeit zu unterstreichen, wird auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse die Umsetzung von Datenmanagement im Informatikunterricht skizziert. Dazu werden zwei Unterrichtswerkzeuge sowie eine Unterrichtssequenz entwickelt und erprobt. Diese Arbeit schafft somit nicht nur eine Orientierung und Basis für die weitere Forschung im Kontext Daten, sondern sorgt durch die fachliche Klärung des Fachgebiets Datenmanagement auch dafür, dass dessen Kernaspekte greifbarer und klarer erkennbar werden. Sie zeigt exemplarisch, dass auch moderne und komplex erscheinende Themen des Datenmanagements unter Berücksichtigung der zugrundeliegenden Konzepte für den Unterricht geeignet aufbereitet werden können und betont die Relevanz dieser Themen, die in einer digitalen Gesellschaft und im Sinne der Schaffung einer Data Literacy zukünftig einen größeren Stellenwert im Informatikunterricht erlangen müssen

Kompetenzorientierter Informatikunterricht in der Sekundarstufe I unter Verwendung der visuellen Programmiersprache Puck

In dieser Arbeit wurde die aktuelle Diskussion um Bildungsstandards sowie die spezifische Situation in der Informatik dargestellt. Weiterhin wurde auf Kompetenzen, Kompetenzmodelle und zugehörige Aufgaben eingegangen. Ausgehend von diesen Analysen wurde auf Grundlage der von der GI empfohlenen „Grundsätze und Standards für Informatik in der Schule“ ein Kompetenzmodell für den Inhaltsbereich „Algorithmen“ der 8. bis 10. Jahrgangsstufe zusammen mit Aufgaben zum Verdeutlichen, Erwerben und Überprüfen der Kompetenzen entwickelt. Die gewonnenen Erfahrungen bei der Entwicklung des Kompetenzmodells und der Aufgaben wurden jeweils zusammengefasst. Das Erwerben von Kompetenzen zum Inhaltsbereich „Algorithmen“ ist häufig mit dem Einsatz einer konkreten Programmiersprache verbunden. Die vom Autor erstellte visuelle Programmiersprache Puck wurde im Rahmen dieser Arbeit weiterentwickelt und von verschiedenen anderen visuellen Werkzeugen abgegrenzt. Weiterhin wurden Gründe dargestellt, die für den Einsatz solcher visueller Werkzeuge bei der Einführung in die Programmierung sprechen. In einer Voruntersuchung an sechs Thüringer Schulen wurden erste Erfahrungen zu kompetenzorientiertem Informatikunterricht unter Verwendung der entwickelten Materialien und der visuellen Programmiersprache Puck zusammengetragen. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurden in der Hauptuntersuchung 84 Lehrerinnen und Lehrern im deutschsprachigen Raum das weiterentwickelte Kompetenzmodell, die zugehörigen Aufgaben und Puck zur Verfügung gestellt. Die Befragung von 40 Lehrpersonen, am Ende der Hauptuntersuchung ergab, dass es einem Großteil der Lehrkräfte möglich war, anhand der bereitgestellten Materialien kompetenzorientierten Informatikunterricht zu strukturieren, vorzubereiten, durchzuführen und auszuwerten. Es zeigte sich außerdem, dass die visuelle Programmiersprache Puck größtenteils als geeignet für eine Einführung in die Programmierung in den Jahrgangsstufen 8 bis 10 eingeschätzt wurde

Frühe informatische Bildung – Ziele und Gelingensbedingungen für den Elementar- und Primarbereich

Wie können Ziele und Gelingensbedingungen informatischer Bildung im Elementar- und Primarbereich aussehen? Mit Blick auf die pädagogisch-inhaltlichen Zieldimensionen informatischer Bildung geben Fachexpertinnen und -experten Empfehlungen für die Entwicklung der inhaltlichen Angebote der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ im Bereich Informatik. Zudem wird die Umsetzung dieser Empfehlungen in den Stiftungsangeboten veranschaulicht

Zur Schülerzentrierung im Mathematikunterricht mit Computeralgebra-Systemen: eine empirische Untersuchung der CAS-Einführung an Thüringer Schulen mit Oberstufe

Im Schuljahr 2011/2012 veränderte sich der Mathematikunterricht für die Thüringer Schülerinnen und Schüler spürbar. Mit Beginn dieses Schuljahrs wurden Computeralgebra-Systeme (CAS) an allen Thüringer Schulen mit Oberstufe verpflichtend eingeführt. Ab der Klassenstufe 9 arbeiten die Lernenden nunmehr mit diesen Systemen im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht. Es ist ein Ziel der vorliegenden Untersuchung, die in verschiedenen Studien belegte durch die CAS-Einführung motivierte Steigerung der Schülerzentrierung im Unterricht unter den spezifischen Thüringer Rahmenbedingungen zu dokumentieren. Im Gegensatz zu früheren fachdidaktischen Untersuchungen zu CAS besteht die Thüringer Spezifik in der Verbindlichkeit der Einführung der Systeme. Den Ausgangspunkt für den theoretischen Rahmen der Untersuchung bildet eine vorliegende fachdidaktische Theorie zum CAS-Einsatz im Unterricht: die Trias Task – Technique - Theory. Vom theoretischen Rahmen ausgehend werden drei Hypothesen formuliert. Die Hypothesen werden im Rahmen einer Längsschnittstudie empirisch überprüft. Der Untersuchungszeitraum umfasst zwei Jahre. Es finden sowohl quantitative als auch qualitative Forschungsmethoden Verwendung. Um ein umfassenderes Bild des Mathematikunterrichts zeichnen zu können, werden die Perspektiven der Lernenden und der Lehrenden berücksichtigt. Neben der Entwicklung neuer CAS-Aufgaben sind weitere wesentliche Arbeitsergebnisse der vorliegenden Untersuchung, dass Thüringer Lehrkräfte die Potentiale des CAS-Einsatzes für den Mathematikunterricht in Hinblick auf die Schülerzentrierung erkannt haben und sich im Umgang mit den Systemen zunehmend sicherer fühlen. Auf der Grundlage der Ergebnisse können Schlussfolgerungen für die Lehrerbildung in Thüringen gezogen werden. Ob die positiven Auswirkungen von CAS im Mathematikunterricht in der Breite spürbar werden, kann erst in den folgenden Jahren beurteilt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie stimmen aber zuversichtlich

Informatikunterricht: Wünsche und Erwartungen von Schülerinnen und Schülern

Schülerinnen und Schüler haben bestimmte Erwartungen an den Informatikunterricht, die sich häufig stark von denen der Lehrer oder Lehrplangestalter unterscheiden. Die Vorstellungen über Themen, Methoden und Wahrnehmung des Unterrichts und die Eigenschaften/Kompetenzen der Lehrpersonen wurden im Jahr 2008 in einer Schülerbefragung (n= 568) ermittelt. Es wird herausgearbeitet, ob sich die subjektiven Wünsche der Schülerinnen und Schüler geschlechtsspezifisch, leistungsspezifisch oder ausbildungsspezifisch unterscheiden und ob sich die Wünsche bezüglich der Inhalte klassifizieren lassen. Alle befragten Schülerinnen und Schüler wünschten sich, dass alle im Fragebogen angebotenen Themen ziemlich gleich häufig im Informatikunterricht behandelt werden sollen. Es wurde kein Thema eindeutig abgewählt und keines klar favorisiert. Schülerinnen und Schüler, die bestimmte Themen im Unterricht häufig oder sehr häufig behandelt haben, legen Wert darauf, dass für diese Themen auch mehr Unterrichtsszeit verwendet wird. Bei den Wünschen zu den Unterrichtsmethoden liegt eine deutliche Streuung vor. Die Schülerinnen und Schüler bevorzugen, im Informatikunterricht etwas praktisch Funktionierendes herzustellen. Partnerarbeit ist die beliebteste Unterrichtsmethode. Schülerinnen und Schüler, die bestimmte Methoden im Unterricht häufig oder sehr häufig erlebt haben, wünschen sich diese Methoden in ihrem Unterricht auch in einem größeren Umfang als die übrigen Befragten. Mädchen, die bereits in der Mittelstufe Informatik/Technikunterricht hatten, hatten eine größere Selbstwirksamkeitserwartung schulbezogener Kompetenz als diejenigen, die erst in der Oberstufe dieses Fach kennengelernt haben

Entwicklung und Erprobung eines Instruments zur Messung informatischer Modellierungskompetenz im fachdidaktischen Kontext

Die Auswertung der Ergebnisse internationaler Vergleichsstudien haben Mängel am deutschen Bildungssystem aufgedeckt. In diesem Zusammenhang rückte die Vermittlung von Kompetenzen in das Zentrum bildungspolitischer Lösungsstrategien. Um die Qualität des deutschen Bildungssystems zu sichern, wird die Entwicklung nationaler Bildungsstandards gefordert, die verbindliche Anforderungen an das Lehren und Lernen in der Schule darstellen. Diese Bildungsstandards sollen sich nach Vorgaben des Bildungsministeriums für Bildung und Forschung auf wissenschaftlich fundierte Kompetenzmodelle stützen, die in Zusammenarbeit von Fachdidaktikern, Fachwissenschaftlern und Psychologen entwickelt werden. Ebenso wird hier explizit die Einbeziehung und Entwicklung entsprechender Verfahren zur Testentwicklung gefordert.In Anbetracht dieser bildungspolitischen Umstände, beschreibt die vorliegende Dissertationsschrift die Entwicklung eines wissenschaftlich fundierten Kompetenzstrukturmodells und eines Kompetenzmessinstruments für einen zentralen Teilbereich der informatischen Bildung, der objektorientierten Modellierung. Um die Bedeutung des Gegenstandsbereichs zu verdeutlichen, wird die Relevanz der Modellierung für die Informatik aus fachwissenschaftlicher und fachdidaktischer Perspektive erörtert. Im weiteren Verlauf wird dargestellt, wie die Gestaltung eines Kompetenzstrukturmodells in zwei Schritten erfolgen kann. Zunächst erfolgt eine normativ theoretische Ableitung von Kompetenzdimensionen und -komponenten anhand von einschlägiger Fachliteratur. In einem weiteren Schritt findet die empirische Verfeinerung des theoretischen Rahmenmodells durch eine Expertenbefragung (durchgeführt in 2009 und 2010), bei der Fachwissenschaftler, Fachdidaktiker und Fachleiter für das Fach Informatik befragt wurden, statt. Auf Grundlage des wissenschaftlich fundierten Kompetenzmodells wirdBased on the outcomes of international studies, which show the inadequateness of the German education system, fostering learners' competencies becomes increasingly relevant. In order to further improve the quality of the German education system, educational policy requires the education system to implement national educational standards. These standards delineate how learning and teaching in schools should take place. Teaching and learning should be based on empirically-grounded competence models that should be developed by domain experts and psychologists cooperatively. For the evaluation of these competence models, educational policy demands the development of appropriate instruments to measure relevant competencies as well. In order to fulfill these demands, the development of an empirically-grounded competence model and a respective instrument will be described for the domain of computer science modeling. First, the relevance of object-oriented modeling for computer science education will be shown. Hereafter, the development of an empirically-grounded competence model and an associated test instrument will be shown.The development of the competence model requires two intermediate steps: In the first step it will be shown how the dimensions and components of the model can be derived theoretically. In a second step, the competence model will be refined empirically by referring to the results of the qualitative content analysis of experts interviews conducted in 2009 and 2010. In the interviews, three groups of experts have been interviewed: (1) experts of computer science, (2) experts of computer science education and (3) expert computer science teachers.Based on the empirically-grounded competence model, the development of an instrument for measuring competencies will be described. Here, the creation of items to prove the respective competencies covered in the competence model will be illustrated.Tag der Verteidigung: 05.06.2013Paderborn, Univ., Diss., 201

Computer- und Informatikausstellungen aus der Perspektive der Fachdidaktik Informatik: eine Untersuchung zu Exponaten und Lerngelegenheiten

Das Thematisieren historischer Aspekte im Informatikunterricht ist wegen der Möglichkeiten zur didaktischen Reduktion und der Kreativitätsförderung lohnenswert. Computer- und Informatikausstellungen vermitteln informatische Inhalte aus einer historischen oder aktuellen Perspektive. Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, den Besuch von Computer- und Informatikausstellungen für die Fachdidaktik Informatik zu erschließen. Die empirischen Untersuchungen wurden in drei maßgeblichen Computer- und Informatikausstellungen durchgeführt. Der Fokus liegt dabei auf den Exponaten als Lerngelegenheiten. Zur theoretischen Fundierung werden Grundlagen des Lernens und Modelle der musealen Publikumsforschung herangezogen. In einer Interviewstudie werden zwölf Gründe zum Stoppen und Verweilen an Exponaten herausgearbeitet, welche exponatspezifische Faktoren und verschiedene Ausprägungen individueller Eigenschaften wie Neugier, Interesse und Vorwissen unterscheiden. Eine sich anschließende Online-Befragung zum Moment des Verweilens und zur Rolle von Exponaten belegt, dass Besucherinnen und Besucher Exponate als Gelegenheit zum Lernen nutzen möchten. Geräte bzw. Instrumente (Artefakte) und Modelle, Experimentier- oder Multimediastationen zur Darstellung von informatischen Prinzipien (Mentefakte) wirken dabei unterschiedlich. Eine weitere Erhebung von langfristig bestehenden Erinnerungen an Ausstellungsbesuche zeigt, dass sowohl im episodischen als auch im semantischen Gedächtnis Informationen abgelegt und mit Erinnerungen und Vorerfahrungen aus der Lebenswelt der Befragten verknüpft werden. Ein wichtiges Fazit ist, dass der Besuch von Computer- und Informatikausstellungen zur informatischen Bildung beitragen kann