Informatische Grundbildung – ein Ländervergleich

In dieser Publikation wollen wir, basierend auf einer Literaturrecherche, einen Überblick über die implementierten bzw. in naher Zukunft geplanten Maßnahmen zur informatischen Grundbildung geben, indem ausgewählte europäische und außereuropäische Länder gegenübergestellt werden. Zuerst wird erläutert, dass das "Gebäude der informatischen Bildung" durch die 3 Säulen "Informatik", "Digital Literacy" und "Medienbildung" aufgebaut wird. Danach folgt eine Betrachtung der informatischen Bildung im deutschsprachigen Europa. Ein genauerer Blick wird zudem auf die Slowakei, auf Polen und insbesondere auf England geworfen, das mit der Einführung des Unterrichtsfaches "Computing" im Jahr 2014 mit gutem Beispiel vorangeht. Auch international gibt es sehr viel Bewegung, wenn es um die Integration einer fundierten informatischen Grundbildung im Schulsystem geht. Dazu werden Maßnahmen in den USA und in Australien beleuchtet und weltweite außerschulische Initiativen genannt

Objektorientierter Softwareentwurf in der Sekundarstufe II

Der objektorientierte Softwareentwurf spielt in der Bildung eine immer wichtigere Rolle. Mit ihm kann die Modellbildungskompetenz und die Problemlösefähigkeit, wie sie u.a. in der Pisa-Studie gefordert werden, gut gefördert werden. In dieser Arbeit wird ein Konzept hierfür entwickelt, umgesetzt und evaluiert. Als Leitgedanken bei der Entwicklung dient die Förderung der Modellbildungskompetenz und der Problemlösefähigkeit, wobei der objektorientierte Softwareentwurf in seiner ganzen Breite von der Anforderungsanalyse über das Design bis zur Implementierung bearbeitet wird. Dazu werden zuerst die fachlichen Inhalte strukturiert und diese anschließend zusammen mit einer Lernzieltaxonomie in einer Lehrzielmatrix verknüpft, um so die Lernziele festzulegen. Als didaktisches Konzept wird ein dem üblichen Entwicklungsverlauf beim Softwareentwurf entgegengesetztes Vorgehen gewählt und begründet. Die entwickelten Lernprozesse werden dann mit Hilfe von Aktivitätsdiagrammen dargestellt und feiner ausgearbeitet. Zur Evaluation des Konzepts wurden die ausgearbeiteten Einheiten an 3 Schulen umgesetzt und mit einer Kontrollgruppe an 3 weiteren Schulen verglichen. Dazu wurde ein Test entwickelt und zusammen mit einem IQ-Test und Fragebögen zu den Randbedingungen von den Schülern und Eltern ausgefüllt. Das Ergebnis der Evaluation zeigt, dass die Verwendung dieses Konzepts aber auch der Einfluss des Lehrers und die Beschäftigung der Schüler mit dem Programmieren in der Freizeit wichtige Faktoren sind. Das entwickelte Konzept ist gut geeignet in den objektorientierten Softwareentwurf einzuführen und die Problemlösefähigkeit und die Modellbildungskompetenz im Vergleich zur Kontrollgruppe zu fördern

Medienbildung und informatische Bildung: Zwei eigenständige Fachbereiche mit Kohärenzen

Ausgehend von einer begrifflich öfters synonymen Verwendung der Termini Medienbildung und informatische Bildung in Arbeits- und Grundsatzpapieren, wissenschaftlichen Veröffentlichungen und Debatten bei Tagungen mit Repräsentanten aus beiden Lagern wird im folgenden Beitrag unter Bezug auf aktuelle Untersuchungen, programmatische Konzepte und Vorhaben im Bildungsbereich eine Differenzierung vorgenommen. Angesichts der Bedeutung der neuen Medien für die heutige Generation sind sich Medienpädagogen und Informatiker einig: Der Erwerb einer umfassenden digitalen Medienkompetenz für alle ist eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe. Das für beide Fachbereiche gemeinsame Leitmotiv lautet: Keine Bildung ohne neue Medien

Fachdidaktische Diskussion von Informatiksystemen und der Kompetenzentwicklung im Informatikunterricht

In der vorliegenden Arbeit wird ein Unterrichtsmodell zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen für die Sekundarstufe II vorgestellt. Der Bedarf wird u. a. damit begründet, dass Informatiksysteme zu Beginn des 21. Jahrhunderts allgegenwärtig sind (Kapitel 1). Für Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen sind diese in ihrer Einheit aus Hardware, Software und Vernetzung anhand ihres nach außen sichtbaren Verhaltens, der inneren Struktur und Implementierungsaspekten zu analysieren. Ausgehend vom Kompetenzbegriff (Kapitel 2) und dem Informatiksystembegriff (Kapitel 3) erfolgt eine Analyse des fachdidaktischen Forschungsstandes zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen. Die Ergebnisse lassen sich in die Bereiche (1) Bildungsziele, (2) Unterrichtsinhalte, (3) Lehr-Lernmethodik und (4) Lehr-Lernmedien aufteilen (Kapitel 4). In Kapitel 5 wird die Unterrichtsmodellentwicklung beschrieben. Den Zugang zu Informatiksystemen bildet in der vorliegenden Dissertationsschrift das nach außen sichtbare Verhalten. Es erfolgt eine Fokussierung auf vernetzte fundamentale Ideen der Informatik und Strukturmodelle von Informatiksystemen als Unterrichtsinhalte. Es wird begründet, dass ausgewählte objektorientierte Entwurfsmuster vernetzte fundamentale Ideen repräsentieren. In Abschnitt 5.4 werden dementsprechend Entwurfsmuster als Wissensrepräsentation für vernetzte fundamentale Ideen klassifiziert. Das systematische Erkunden des Verhaltens von Informatiksystemen wird im Informatikunterricht bisher kaum thematisiert. Es werden Schülertätigkeiten in Anlehnung an Unterrichtsexperimente angegeben, die Schüler unterstützen, Informatiksysteme bewusst und gezielt anzuwenden (Abschnitt 5.5). Bei dieser Lehr-Lernmethodik werden das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen, im Sinne einer Black-Box, und das Wechselspiel von Verhalten und Struktur bei vorliegender Implementierung des Systems als White-Box analysiert. Die Adressierung schrittweise höherer kognitiver Niveaustufen wird in die Entwicklung einbezogen. Unterstützend wird für das Unterrichtsmodell lernförderliche Software gestaltet, die vernetzte fundamentale Ideen in Entwurfsmustern und das Experimentieren aufgreift (Abschnitt 5.6). Schwerpunkte bilden im Unterrichtsmodell zwei Arten von lernförderlicher Software: (1) Die Lernsoftware Pattern Park wurde von einer studentischen Projektgruppe entwickelt. In ihr können in Entwurfsmustern enthaltene fundamentale Ideen der Informatik über ihren Lebensweltbezug im Szenario eines Freizeitparks analysiert werden. (2) Als weitere Art Lernsoftware werden kleine Programme eingesetzt, deren innere Struktur durch ausgewählte Entwurfsmuster gebildet und deren Verhalten direkt durch die darin enthaltenen fundamentalen Ideen bestimmt wird. Diese Programme können durch die Experimente im Unterricht systematisch untersucht werden. Mit dem Ziel, die normative Perspektive um Rückkopplung mit der Praxis zu ergänzen, werden zwei Erprobungen im Informatikunterricht vorgenommen. Diese liefern Erkenntnisse zur Machbarkeit des Unterrichtsmodells und dessen Akzeptanz durch die Schüler (Kapitel 6 und 8). Exemplarisch umgesetzt werden die Themen Zugriffskontrolle mit dem Proxymuster, Iteration mit dem Iteratormuster und Systemzustände mit dem Zustandsmuster. Der intensive Austausch mit Informatiklehrpersonen in der Kooperationsschule über Informatiksysteme und Kompetenzentwicklung sowie die Durchführung von zwei Lehrerfortbildungen ergänzen die Beobachtungen im unterrichtlichen Geschehen. Die erste Unterrichtserprobung resultiert in einer Weiterentwicklung des Unterrichtsmodells zu Informatiksystemen und Kompetenzentwicklung (Kapitel 7). Darin erfolgt eine Fokussierung auf das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen und eine Verfeinerung der Perspektiven auf innere Struktur und ausgewählte Implementierungsaspekte. Anschließend wird die zweite Unterrichtserprobung durchgeführt und evaluiert (Kapitel 8). Am Schluss der Forschungsarbeit steht ein in empirischen Phasen erprobtes Unterrichtsmodell.In the 21st century, informatics systems are ubiquitous. Therefore, the author presents an educational model for competencies with respect to informatics systems (Chapter 1). To achieve such competencies at upper secondary level, observable behaviour, internal structure and implementation aspects of informatics systems have to be analysed by students. Based on a definition of the terms competency (Chapter 2) and informatics system (Chapter 3), the state of the art in Didactics of Informatics is investigated. In the national and international scientific work, (1) educational objectives, (2) themes and subject matters, (3) teaching and learning methods, as well as (4) educational means and media are identified (Chapter 4). In Chapter 5 the development of the educational model is described. The approach to competencies with respect to informatics systems concentrates on the observable behaviour of the systems. We focus on networked fundamental ideas of informatics as a quality factor and structural models of informatics systems. Selected object-oriented design patterns represent networked fundamental ideas. In Section 5.4 design patterns as knowledge representations of fundamental ideas are classified. Systematic exploration of informatics systems is uncommon in informatics education at upper secondary level. Therefore, students\u27 activities are developed according to educational experiments to enable students to use systems consciously (Section 5.5). Systematic exploration puts students in a position to analyse the observable behaviour as a black box. Given the source code and documentation of a system, experimenting with such a system relates behaviour to its internal structure. Succeeding cognitive processes are also considered in this approach. To support learning, software was developed, which emphasises fundamental ideas in design patterns and enables experimenting (Section 5.6). There are two kinds of learning software: (1) The learning software Pattern Park was developed by a student project group. In the software fundamental ideas within design patterns can be understood through a real-life analogy in the context of a theme park. (2) As a second kind of learning software we use small programs, whose internal structure is built by selected design patterns. Their observable behaviour depends on networked fundamental ideas of informatics. These programs can be analysed systematically by students. Aiming at complementing the normative perspective with concrete learning processes, two classroom practice projects were conducted. These offered results with respect to feasibility of the educational model and acceptance by the students (Chapter 6 and 8). Exemplarily, access control by Proxy design pattern, iteration by Iterator design pattern, and states of systems by State design pattern were chosen. Cooperation with teachers and conduction of teacher training workshops complement observations within the classroom projects. The first classroom project resulted in a refinement of theory to foster competencies with respect to informatics systems (Chapter 7). In particular, perspectives on informatics systems were elaborated. Afterwards, a second classroom project was conducted and evaluated (Chapter 8). In conclusion of the research project, there is an empirically tested educational model to foster competencies with respect to informatics systems

Digitale Technologien und informatische Bildung im Sachunterricht der Grundschule

Digitale Technologien und digitale Artefakte nehmen maßgeblichen Einfluss auf das tägliche Leben und erweisen sich als relevant, zumal sich bereits im Grundschulalter Einstellungen zu Computern und Informatik formen. Der Autor diskutiert unter Berücksichtigung verschiedener informatikdidaktischer Positionen die These, dass v.a. die Interaktion des Menschen mit (digitalen) Artefakten eine sinnstiftende Perspektive für den informatikbezogenen Sachunterricht darstellen konnte. Er plädiert dafür, formale Ideen der Fachwissenschaft Informatik nicht losgelöst von Aspekten zur Relevanz, Bewertung und Nutzung digitaler Artefakte im Unterricht zu behandeln, sondern gerade die wechselseitige Beeinflussung in den Blick zu nehmen. (DIPF/Orig.)In this chapter the role of digital artifacts as learning topic in primary education and as part of computing education will be discussed. Its main thesis is that the things, the digital artifacts and especially the interaction between human and (digital) artifact provide a useful and important perspective for computing education in primary schools. It can be understood as an approach to balance the role of ideas and artifacts, instead of focussing only either of them. (DIPF/Orig.

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

Auf dem Weg zu einer gendergerechten Informatikdidaktik. Einstellungen und Erfahrungen von Lehrpersonen auf verschiedenen Stufen des schweizerischen Bildungssystems. Abschlussbericht des Projektes GenUIT

Das Institut Unternehmensentwicklung (INU) der Berner Fachhochschule für Wirtschaft, das Institut Vorschulstufe und Primarstufe und das Institut Sekundarstufe 1 der PH Bern haben gemeinsam ein Projekt zur Untersuchung und Weiterentwicklung der Genderkompetenz der Lehrpersonen im Informatikunterricht durchgeführt. Das Projekt wurde teilweise durch projektgebundene Beiträge des SBFI gefördert. In der Schweiz entscheiden sich – auch im Vergleich zu anderen Ländern –wenig Frauen für technik- und informatiknahe Berufe (ICT, Information and Communication Technologies), auch wenn sie Talent oder Fähigkeiten für diese Ausbildungen und Berufe mitbringen würden. Durch den Lehrplan 21 wird Informatik auf allen Stufen der obligatorischen Schulen als fächerübergreifendes Modul eingeführt. In diesem Ausbildungsgefäss sollen Schüler*innen jene Kompetenzen erwerben, die sie auf die Digitalisierung der Gesellschaft vorbereiten. Die Pädagogischen Hochschulen sind beauftragt, Lehrpersonen für diese neuen Schwerpunkte auszubilden. Ein besonderer Fokus ist unseres Erachtens darauf zu richten, dass über die Schulausbildung der «Digital Gender Gap», d.h. das Fehlen von Frauen in ICT Ausbildungen und das geringe Interesse von Frauen an ICT-Berufen, bereits zu einem möglichst frühen Zeitpunkt und über alle Bildungsstufen adressiert und problematisiert werden kann. Damit dies gelingt, benötigen die Schulen informatik- und genderkompetente Lehrpersonen, die realistische und motivierende Einblicke in ICT geben können. Im Moment existiert jedoch wenig Wissen darüber, welche Einstellungen, Stereotype und Kompetenzen zu Informatik, Gender, Digitalisierung und den neu geforderten Digital Skills Lehrer*innen haben. Im Forschungsprojekt interessierte uns daher, welche Vorstellungen über das Fach Informatik, sowie über den Beruf der Informatikerin bzw. des Informatikers bei Lehrpersonen auf den verschiedenen Stufen des Bildungssystems anzutreffen sind. Über die Bildungsetappen werden Effekte der Verstärkung und der Rückkoppelung von Einstellungen und Fachverständnissen rekonstruiert sowie geschlechterstereotypisierende Haltungen gegenüber Informatik erfasst. Im Projekt wird die Ausbildung der Lehrpersonen hinsichtlich genderkompetentem Informatik- Unterricht evaluiert. Weiter werden Grundlagen und Materialien erarbeitet, die dazu beitragen sollen, Lehrpersonen für die Thematik zu sensibilisieren

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

Der pädagogische Umgang mit technologischer Unbestimmtheit: Netnographie der Maker Culture

In digitalen Medien stecken Unbestimmtheiten. Den alltäglichen Nutzern dieser Technologien ist unter Umständen nicht bewusst, auf welchen technologischen Grundlagen beispielsweise ihr Tablet oder Smartphone basiert. Fähigkeiten im Umgang mit digitalen Medien können deshalb stark von Bedienkompetenzen geprägt und auf das alleinige Beherrschen von User-Interfaces beschränkt sein. Zusätzlich wird ein Verständnis der technologischen Grundlagen digitaler Medien häufig dadurch erschwert, weil es sich bei den aktuellen Geräten oftmals um abgeschlossene Systeme handelt. Auf der Softwareebene äußert sich dies folgendermaßen: Die Nutzer dürfen zwar Software auf dem Gerät frei installieren, diese muss aber in vielen Fällen aus den offiziellen app stores stammen.   &nbsp