Seminar 17. Programmierung. Fachgebiet Didaktik der Informatik Bergische Universität Wuppertal. Seminar Didaktik der Informatik vom 22.

Transkript

1 mittel Seminar 17 und fachdidaktik Seminar Didaktik der vom 22. Januar 2018 Version: Stand: Zuletzt bearbeitet von: Lizenz: gfi commit short gfi date gfi author name cbea Christoph Schomann und der Fachgebiet Didaktik der Bergische Universität Wuppertal 17-1

2 mittel Kompetenzen Seminar 17 und 1 können praktische und theoretische wiedergeben 2 nennen Beispiele für ökonomische, rechtliche und ethische 3 benennen als theoretische die und 4 geben Beispiele für nicht-berechenbare Probleme an 5 kennen Grenzen und Möglichkeiten von künstlicher Intelligenz 6 begründen, warum die wichtig für Schülerinnen und Schüler sind der 17-2

3 mittel Gliederung Seminar 17 und 1 2 Theoretische 3 4 der 17-3

4 mittel Ökonomische Niemand arbeitet gerne unbezahlt oder ohne Sinn in seiner Arbeit zu sehen. Logischerweise auch Entwickler nicht: Für jedes Produkt muss jemand gefunden werden, der es entwickelt. Nicht für jedes Produkt lohnt der Aufwand, es zu entwickeln. und der 17-4

5 mittel Ökonomische Niemand arbeitet gerne unbezahlt oder ohne Sinn in seiner Arbeit zu sehen. Logischerweise auch Entwickler nicht: Für jedes Produkt muss jemand gefunden werden, der es entwickelt. Nicht für jedes Produkt lohnt der Aufwand, es zu entwickeln. Aufgabe (EA oder PA) [10min] Überlegen Sie, welche Produkte (programmierbare Aufgaben oder ) nicht notwendig oder sinnvoll sind zu entwickeln. Ihre Beispiele dürfen subjektiv und kontextsensitiv sein. und der 17-4

6 mittel Ökonomische Niemand arbeitet gerne unbezahlt oder ohne Sinn in seiner Arbeit zu sehen. Logischerweise auch Entwickler nicht: Für jedes Produkt muss jemand gefunden werden, der es entwickelt. Nicht für jedes Produkt lohnt der Aufwand, es zu entwickeln. Aufgabe (EA oder PA) [10min] Überlegen Sie, welche Produkte (programmierbare Aufgaben oder ) nicht notwendig oder sinnvoll sind zu entwickeln. Ihre Beispiele dürfen subjektiv und kontextsensitiv sein. Einfache Alltagshandlungen sind im Allgemeinen nicht sinnvoll zu entwickeln (medizinische Kontexte bilden hier eine Ausnahme). Zum Beispiel: Schubladen/Türen öffnen oder schließen Schuhe binden... und der 17-4

7 mittel Rechtliche und ethische und Gesetze zum Schutz der Nutzer Jugendschutz Recht am eigenen Bild Urheberrechte Privatsphäre der 17-5

8 mittel Rechtliche und ethische und Gesetze zum Schutz der Nutzer Jugendschutz Recht am eigenen Bild Urheberrechte Privatsphäre Gesetze und Richtlinien für die Entwicklung von Software und n Sicherheit Entwicklungsstand der 17-5

9 mittel Rechtliche und ethische und Gesetze zum Schutz der Nutzer Jugendschutz Recht am eigenen Bild Urheberrechte Privatsphäre Gesetze und Richtlinien für die Entwicklung von Software und n Sicherheit Entwicklungsstand (KI) Für den Fall vollständig funktionsfähiger KI müssen philosophische Ansätze durchdacht und gesetzlich geregelt werden. Beispielsweise ab wann eine eigenständig denkende KI auch eigene Rechte hat. der 17-5

10 mittel und Die technische Entwicklung schreitet immer weiter und immer schneller voran, so wie es Moore schon 1965 prognostiziert hat (Moore sches Gesetz ). Durch eben diesen Fortschritt werden die technischen immer öfter nur in speziellen Aufgaben sicht- und spürbar (z.b. Universitäten, Cern, NSA, etc.). der 1 Das Moore sche Gesetz beschreibt eine regelmäßige Verdopplung der Leistungsfähigkeit von technischer innerhalb von ca Monaten. 17-6

11 mittel und Die technische Entwicklung schreitet immer weiter und immer schneller voran, so wie es Moore schon 1965 prognostiziert hat (Moore sches Gesetz ). Durch eben diesen Fortschritt werden die technischen immer öfter nur in speziellen Aufgaben sicht- und spürbar (z.b. Universitäten, Cern, NSA, etc.). Grenzen wären z.b.: Rechen- und Speicherkapazitäten Konstruktionsfehler Materialermüdung der 1 Das Moore sche Gesetz beschreibt eine regelmäßige Verdopplung der Leistungsfähigkeit von technischer innerhalb von ca Monaten. 17-6

12 mittel II und Geplante Obsoleszenz (Obsoleszenz 2015) Immer wieder werden Vorwürfe der geplanten Obsoleszenz laut. Beispielsweise gegen Apple 2017 (Apple bestätigt langsamere iphone bei gealtertem Akku 2017). In Frankreich wurde Apple deshalb verklagt (Französische Justiz ermittelt gegen Apple 2018). Allerdings ist der Begriff»geplante Obsoleszenz«nicht eindeutig definiert und wird auch wissenschaftlich noch diskutiert (Billig, aber kein Betrug - Umweltwissenschaftler verteidigen die Industrie gegen Obsoleszenz-Vorwürfe 2017). der 17-7

13 mittel und Probleme, die nicht entscheidbar bzw. algorithmisch lösbar sind, sind eine Grenze der. Beispiele für nicht-entscheidbare Probleme sind das Halteproblem und das Äquivalenzproblem: der 17-8

14 mittel und Probleme, die nicht entscheidbar bzw. algorithmisch lösbar sind, sind eine Grenze der. Beispiele für nicht-entscheidbare Probleme sind das Halteproblem und das Äquivalenzproblem: Halteproblem: Es gibt keine Möglichkeit für ein Programm, in endlichen Schritten zu entscheiden, ob ein anderes Programm für beliebige Eingaben hält oder nicht (Beweis im Skript). Äquivalenzproblem: Es ist unmöglich, ein Programm zu entwickeln, das für zwei verschiedene Programme testet, ob diese für jede identische Eingabe dieselbe Ausgabe haben. der 17-8

15 mittel und Probleme, die nicht entscheidbar bzw. algorithmisch lösbar sind, sind eine Grenze der. Beispiele für nicht-entscheidbare Probleme sind das Halteproblem und das Äquivalenzproblem: Halteproblem: Es gibt keine Möglichkeit für ein Programm, in endlichen Schritten zu entscheiden, ob ein anderes Programm für beliebige Eingaben hält oder nicht (Beweis im Skript). Äquivalenzproblem: Es ist unmöglich, ein Programm zu entwickeln, das für zwei verschiedene Programme testet, ob diese für jede identische Eingabe dieselbe Ausgabe haben. Faustregel:»Wenn es einen Algorithmus gibt, der ein gegebenes Problem löst, dann ist das Problem entscheidbar«(vgl. Hromkovic 2011, S.218). der 17-8

16 mittel und Aufgabe (EA) [5min] Überlegen Sie sich Beispiele für Dinge, Situationen, Geschehnisse, die nicht berechenbar sind. der 17-9

17 mittel und Aufgabe (EA) [5min] Überlegen Sie sich Beispiele für Dinge, Situationen, Geschehnisse, die nicht berechenbar sind. Beispiele für nicht berechenbare Dinge: spontanes Verhalten Intuition/Bauchgefühl Glück/Zufall Beweise mit Stift und Lineal der 17-9

18 mittel II und Mit zunehmendem Aufwand und zunehmender Komplexität können auch eigentlich berechenbare Funktionen nicht mehr berechenbar werden. Bei exponentiell wachsendem Aufwand sind schnell die ausgeschöpft. Beispiele dafür sind s.g. NP-vollständige Probleme. Diese werden im Skript näher erläutert (vgl. Schöning 2000, S ). der 17-10

19 mittel II und Mit zunehmendem Aufwand und zunehmender Komplexität können auch eigentlich berechenbare Funktionen nicht mehr berechenbar werden. Bei exponentiell wachsendem Aufwand sind schnell die ausgeschöpft. Beispiele dafür sind s.g. NP-vollständige Probleme. Diese werden im Skript näher erläutert (vgl. Schöning 2000, S ). Cliquenproblem Hamiltonkreisproblem Mengenüberdeckungsproblem Färbbarkeitsproblem der 17-10

20 mittel Die in der Didaktik der und Aufgabe (Plenum) [15min] Diskutieren Sie im Plenum über den Einfluss der auf die Didaktik der und ihre Erörterung im unterricht! der 17-11

21 mittel Die in der Didaktik der II und FII 2»Algorithmisierung«VS Denn»mit dieser Idee verbindet sich die Zielvorstellung, alle Probleme ließen sich durch maschinell nachvollziehbare Verfahren, deren Korrektheit jederzeit gesichert ist, effizient lösen«(fundamentale Ideen 1997, S.2). der 2 Fundamentale Ideen der 17-12

22 mittel Die in der Didaktik der II und FII 2»Algorithmisierung«VS Denn»mit dieser Idee verbindet sich die Zielvorstellung, alle Probleme ließen sich durch maschinell nachvollziehbare Verfahren, deren Korrektheit jederzeit gesichert ist, effizient lösen«(fundamentale Ideen 1997, S.2). Aber wie die FII können die (mit Einschränkungen)»(2) auf jedem intellektuellem Niveau aufgezeigt und vermittelt werden (...), (3) zur Annäherung an eine gewisse idealisierte Zielvorstellung dienen, die jedoch faktisch möglicherweise unerreichbar ist, (4) in der historischen Entwicklung des Bereiches deutlich [wahrgenommen werden] und längerfristig relevant bleiben«(fundamentale Ideen 1997, S.1). der 2 Fundamentale Ideen der 17-12

23 mittel und Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Idee und Inhalte angelehnt an: 2010 der 17-13

24 mittel und : Jede programmierbare Aufgabe braucht jemanden, der sie implementiert. Unabhängig davon, ob dessen Motivation ex- oder intrinsisch ist. : Auch die Entwicklung von Software und n unterliegt gesetzlichen Regelungen. Diese sind meist zum Schutz der Nutzer. Grenzen: Das Moore sche Gesetz (1) verspricht die theoretisch grenzenlose Leistungsfähigkeit von n, die praktisch von Materialermüdung und Konstruktionsfehlern begrenzt werden. der 17-14

25 mittel Theoretische :»Wenn es einen Algorithmus gibt, der ein gegebenes Problem löst, dann ist das Problem entscheidbar«(hromkovic 2011, S.218). : Begrenzungen in der Unmöglichkeit der Berechnung von z.b. Zufällen einerseits und durch (exponentiell) wachsenden Aufwand andererseits. : KI ist möglich, allerdings nur an Enge Kontexte gebunden. Eine KI, die nicht an einen Kontext gebunden ist, ist im Moment unmöglich. in der Didaktik der Ein eigene Unterrichtsreihe zu den ist nicht zu empfehlen, da die Grenzen sich laufend verändern. Allerdings kann man die verschiedenen Grenzen geeignet am Rande erwähnen, um bei den Schülerinnen und Schülern ein Bewusstsein zu schaffen, was möglich, sinnvoll und/oder rechtens ist. und der 17-14

26 mittel für das Seminar I Apple bestätigt langsamere iphone bei gealtertem Akku (2017). Eingesehen am url: apple-iphone-akku/. Billig, aber kein Betrug - Umweltwissenschaftler verteidigen die Industrie gegen Obsoleszenz-Vorwürfe (2017). Eingesehen am url: Umweltwissenschaftler-verteidigen-die-Industrie-gegen- Obsoleszenz-Vorwuerfe html. Französische Justiz ermittelt gegen Apple (2018). Eingesehen am url: Fundamentale Ideen (1997). Eingesehen am url: (2010). Eingesehen am url: grenzen.html. und der 17-15

27 mittel für das Seminar II und Hromkovic, Juraj (2011). - Logik, Algorithmen, Rechner und Assembler, Automatisierbarkeit. Viewig+Teubner. isbn: Moore sches Gesetz (1965). Eingesehen am url: Obsoleszenz (2015). Eingesehen am url: http: // Schöning, Uwe (2000). Theoretische - kurzgefasst. Spektrum. isbn: Dieses Dokument wird unter der folgenden Creative-Commons-Lizenz veröffentlicht: c b e a der 17-16