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

Offener Unterricht im Unterrichtsfach Informatik

Die Diplomarbeit ist in vier Kapitel unterteilt und befasst sich überwiegend mit dem didaktischen Konzept des Offenen Unterrichts und mit dessen Einsatzmöglichkeiten im Unterrichtsgegenstand Informatik, vorrangig dabei im Teilgebiet der theoretischen Informatik. Während im ersten Kapitel die theoretische Informatik, per Definition vom Rest des Wissenschaftsbereiches abgetrennt wird, berichtet das Kapitel II und III über die Einsatzgebiete der Informatik im österreichischen Bildungssystem und über Ideen und Grundlagen der Lehr- und Lernmethode Offener Unterricht. Die Arbeit und die darin vorgestellten Unterrichtsbeispiele berufen sich inhaltlich auf die Lehrpläne der Allgemein Bildenden Schulen, da nur bei diesem Schultyp eine allgemeine und grundlagenbasierte Informatikausbildung vorgesehen ist. Vor diesem Hintergrund wurden vier Unterrichtsbeispiele von mir erstellt, die sich auf Grund des Lehrplanbezugs, für den Pflichtgegenstand Informatik (9. Schulstufe), für den Wahlpflichtgegenstand, für verbindliche Übungen (Unter- und Oberstufe) und für Schultypen mit Schwerpunktfach Informatik eignen. Die Unterrichtsbeispiele sollen als Alternative zur geschlossenen Form des Lehrens dienen und zum Ausprobieren animieren. Sie unterliegen der Methodik des Offenen Unterrichts, wobei jede Einheit eine andere Form des offenen Lernens beinhaltet. Es wurde sowohl das Lernen an Stationen, sowie die Jigsaw Methode und der Projektunterricht verwendet. Entscheidend ist, dass diese Diplomarbeit keineswegs darauf hinarbeitet den Offenen Unterricht als die effektivste und erfolgreichste Unterrichtsmethode darzustellen. Es wird lediglich versucht, eine andere Form des Unterrichtens zu präsentieren, damit der Unterricht abwechslungsreicher gestaltet werden kann

Die didaktische und technologische Konzeption der Online-Bildungsplattform für die Bundesinitiative „Jugend ans Netz“

Die Bundesinitiative Jugend ans Netz (BIJaN) ist ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt, das vom Bundesministerium für Familie, Senioren, Frauen und Jugend gefördert wird. Ziel des Projektes ist die Ausstattung von Jugendhilfeeinrichtungen mit Computertechnik durch Public-Privat-Partnership analog zum Projekt Schulen ans Netz. Die Ausstattungsinitiative wird verbunden mit der Entwicklung einer Internetplattform, die Angebote für Jugendliche bereitstellt. In dieser Arbeit steht die pädagogische Konzeption der Internetplattform im Mittelpunkt. Es wird ein Vorschlag für eine didaktische Ontologie sozialer Arbeit zur Diskussion gestellt. Der Vorschlag greift auf die Ergebnisse des L-3-Projekts zurück, in dem eine didaktische Ontologie für das Online-Lernen im Weiterbildungsbereich entwickelt wurde

Autonome Systeme und Arbeit: Perspektiven, Herausforderungen und Grenzen der Künstlichen Intelligenz in der Arbeitswelt

Which new challenges, labor-political and ethical issues will the implementation of autonomous systems into the working world bring about? An interdisciplinary contribution to the debate.Intelligente Planungssysteme und smarte Roboter: In Zukunft werden Autonome Systeme, die auf den Prinzipien der Künstlichen Intelligenz basieren, Einzug auch in die Arbeitswelt halten. Dies wirft nicht nur erneut Fragen nach den Konsequenzen für Jobs und Qualifikationen auf - ungeklärt sind weiterhin die tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten dieser Systeme sowie die daraus folgenden arbeitspolitischen und ethischen Probleme. Dieser Band leistet einen interdisziplinären Beitrag zum laufenden Diskurs

7. Wildauer Bibliothekssymposium – RFID und wirklich noch viel mehr …

Tagungsbericht über das 7. Wildauer Bibliothekssymposium vom 9. Bis 10. September 2014 an der Technischen Hochschule Wilda

Begriffliche Situationsanalyse aus Videodaten bei unvollständiger und fehlerhafter Information

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der automatischen Erkennung komplexer Situationen in Bildfolgen im Videoüberwachungskontext. Bei der Behandlung von Daten aus natürlichen Umgebungen ergeben sich Schwierigkeiten. Diese Arbeit erweitert dazu den verwendeten Formalismus um die Behandlung von Unschärfe, fehlender Information und Komplexität, zeigt die Robustheit der Situationserkennung bei natürlichen Szenarien und stellt die generische Anwendbarkeit auch über Diskursbereichsgrenzen hinaus heraus

On the algorithmic complexity of regular languages

Im Gegensatz zur Minimierung von DFAs ist die exakte Minimierung von NFAs oder regulären Ausdrücken nachweislich schwierig, im allgemeinen Fall PSpace-schwer. Wir zeigen, dass selbst schwache Approximationen zur Minimierung von NFAs und regulären Ausdrücken wahrscheinlich nicht effizient möglich sind. Falls als Eingabe ein NFA oder regulärer Ausdruck der Größe n gegeben ist, löst ein Approximationsalgorithmus für das Minimierungsproblem mit Approximationsfaktor o(n) bereits ein PSpace-vollständiges Problem. Wenn wir uns auf NFAs oder reguläre Ausdrücke über einem unären - also einelementigen - Alphabet beschränken, so ist das Problem der exakten Minimierung NP-vollständig. Wir weisen nach, dass effiziente Approximationen für das unäre Minimierungsproblem mit Approximationsfaktor n^(1-delta) für jedes delta>0 nicht möglich sind, sofern P != NP gilt. Liegt die Eingabe als DFA mit n Zuständen vor, kann sie exponentiell größer sein als ein äquivalenter NFA oder regulärer Ausdruck. Dennoch bleibt das Minimierungsproblem PSpace-schwer, wenn die Anzahl der Übergänge oder Zustände in einem äquivalenten NFA oder die Länge eines äquivalenten regulären Ausdrucks zu bestimmen ist. Wir zeigen, dass auch hierfür keine guten Approximationen zu erwarten sind. Unter der Annahme der Existenz von Pseudozufallsfunktionen, die wiederum auf der Annahme basiert, dass Faktorisierung schwierig ist, zeigen wir, dass kein effizienter Algorithmus einen Approximationsfaktor n/(poly(log n)) für die Zahl der Übergänge im NFA oder die Länge des regulären Ausdrucks garantieren kann. Für die Zahl der Zustände im NFA weisen wir nach, dass effiziente Approximationen mit Approximationsfaktor (n^(1/2))/(poly(log n)) ausgeschlossen sind. Wir betrachten dann Lernprobleme für reguläre Sprachen als Konzeptklasse. Mit den entwickelten Methoden, die auf der Annahme der Existenz von Pseudozufallsfunktionen beruhen, zeigen wir auch, dass es für das Problem des minimalen konsistenten DFAs keine effizienten Approximationen mit Approximationsfaktor n/(poly(log n)) gibt. Für den unären Fall hingegen weisen wir nach, dass es einen effizienten Algorithmus gibt, der einen minimalen konsistenten DFA konstruiert und erhalten somit auch einen effizienten PAC-Algorithmus für unäre reguläre Sprachen, die von DFAs mit n Zuständen akzeptiert werden. Für unäre Beispielmengen weisen wir außerdem nach, dass es keine effizienten Algorithmen gibt, die minimale konsistente NFAs konstruieren, falls NP-vollständige Probleme nicht in Zeit (n^(O(log n)) gelöst werden können. Andererseits geben wir einen effizienten Algorithmus an, der zu unären Beispielmengen einen konsistenten NFA mit höchstens O(opt^2) Zuständen konstruiert, wenn ein minimaler konsistenter NFA opt Zustände hat. Abschließend betrachten wir das Lernen von DFAs durch Äquivalenzfragen. Für den nicht-unären Fall ist bekannt, dass exponentiell viele Fragen für DFAs mit n Zuständen benötigt werden. Für unäre zyklische DFAs mit primer Zykluslänge und höchstens n Zuständen zeigen wir, dass Theta((n^2)/(ln n)) Äquivalenzfragen hinreichend und notwendig sind. Erlauben wir größere zyklische DFAs als Hypothesen, kommen wir mit weniger Fragen aus: Um zyklische DFAs mit höchstens n Zuständen durch Äquivalenzfragen mit zyklischen DFAs mit höchstens n^d Zuständen für d <= n als Hypothesen zu lernen, sind O((n^2)/d) Fragen hinreichend und Omega((n^2 ln d)/(d (ln n)^2)) Fragen nötig.We consider the approximate minimization of NFAs and regular expressions. It is known that exact minimization is PSpace hard in the general case. We show that even weak approximations solve hard problems and thus efficient approximations with reasonable approximation factors probably don't exist. We also consider the problem of learning regular languages and show positive and negative results for the problem of learning of learning a unary regular language in some well known frameworks of machine learning

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