Das Modulkonzept als wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Schulinformatik

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1 Das Modulkonzept als wissenschaftlich fundierte Grundlage für die Schulinformatik L. Humbert Universität Dortmund Fachbereich Informatik 1/20

2 Gliederung Das Modulkonzept... Grundlagen Fragestellungen und Arbeitshypothesen Folgerungen aus den Vorüberlegungen Modulkonzept Module Beispiele Prüfung des Konzepts Bild der Informatik bei Schülerinnen Informatikunterricht Sekundarstufe I Informatiksysteme als Lernhilfen Ergebnisse der Untersuchungen Modulkonzept Zusammenfassung Perspektiven Offene Fragen Hochschulinformatik (international) Untersuchungsdimensionen Schülerin Informatikunterricht Ausblick Material Kontakt 2/20

3 Grundlagen Wissenschaftstheorie und Informatik Lerntheoretische Grundlagen Stand der Schulinformatik Lehrexpertise zum Informatikunterricht Wissenschaftstheorie Arbeitshypothesen Problemstellung Schulinformatik Lehrexpertise Lerntheorien Fragestellungen 3/20

4 Fragestellungen und Arbeitshypothesen Arbeitshypothese (Stichwort) Informatik unterscheidet sich von den tradierten Wissenschaften informatische Modellierung verändert den Weltausschnitt Informatik als 3. wissenschaftliche Arbeitsweise Schülerorientierung, Projektorientierung Fragestellung (Stichwort) Zugänge zu Problemklassen zur Vermittlung nachhaltiger Informatischer Bildung ( ) ( ) Strukturierung der Fachinhalte unter didaktischen Gesichtspunkten ( ) Einfluss des Informatikunterrichts auf das Bild der Informatik bei Schülerinnen ( ) ( ) 4/20

5 Folgerungen Wissenschaftstheorie und Informatik Lerntheoretische als Grundlagen Grundlage für die Stand der Schulinformatik Schulinformatik Lehrexpertise zum Informatikunterricht}Modulkonzept 5/20

6 Modulkonzept Konstruktiver Vorschlag für den Informatikunterricht für die allgemein bildende Sekundarstufe II Informatiksysteme Module verantwortlich nutzen Elemente der theoretischen Informatik Informatische Modellierung 6/20

7 Module Beispiele Modul Kurzbezeichnung/ Charakteristik Zielorientierung Informatiksysteme verantwortlich nutzen Netiquette Dienste auf TCP-Basis als informatischer Hintergrund für Regelungen verstehen Betriebssystem RvS plattformunabhängige Strukturen kennen und explorieren können Server/Klienten Modell Nebenläufigkeit endliche Automaten informatische Modellierung OOM Prädikative Modellierung Funktionale Modellierung Methodischer Rahmen Partnerarbeit, Gruppenarbeit explorativ arbeitsteilig / Gruppenarbeit Gruppenarbeit Werkzeug schulisches Intranet Dienste: Mail, Hypertext Skriptsprache schulisches Intranet und Skriptsprache BSCW Infrastruktur CSCL Nutzung ausgewählter Elemente der Gruppenarbeit mit Informatiksystemen Elemente der theoretischen Informatik Keller Aufbau und Analyse (Par- projektorientiersen) von Dokumenten Sprachen und Grammatiken verschiedene imperative Sprache verschiedene Modellierung des Informatiksystems der Schülerinnen Algorithmen und Datenstrukturen Möglichkeiten und Probleme fächerkoordinierend: Informatik und Mathematik Gruppenarbeit verschiedene Skriptsprache Skriptsprache Prolog Skriptsprache 7/20

8 Prüfung des Konzepts Modulkonzept Schülerinnenbefragung Evaluation Unterstützung durch IF-Systeme exemplarische Studien bezüglich des Bildes der Informatik bei Schülerinnen Anwendung zur Analyse verpflichtenden Informatikunterrichts in der Sekundarstufe I Erstellung von Informatiksystemen als Lernhilfen für den Informatikunterricht 8/20

9 Bild der Informatik bei Schülerinnen Das ist Informatik? Bild von der Informatik Schülerin (t=0) Schülerin (t=1) Informatikunterricht 9/20

10 Informatikunterricht Sekundarstufe I Modul Lerninhalte Informatiksysteme verantwortlich nutzen Elemente der theoretischen Informatik informatische Modellierung (OOM) Darstellung von Information mit Hilfe von Dokumenten ( ) ( ) ( ) Verwaltung von Dokumenten ( ) ( ) Versand von Dokumenten ( ) ( ) Information in vernetzten Umgebungen ( ) ( ) Automatische Verarbeitung von Information ( ) ( ) 10/20

11 Informatiksysteme als Lernhilfen Gestaltungsanforderung (Stichwort) fachwissenschaftlich fachdidaktisch a b c a b c Rechtlicher Rahmen für die Konstruktion Technisch-organisatorische Randbedingungen Menschengerechte und aufgabenangemessene Gestaltung Netzwerkfähigkeit Quelloffen, dokumentierte Schnittstellen Portable Dokumentenformate Gestaltungsbeispiel Lernumgebung für objektorientiertes Modellieren im Informatikunterricht ( ) ( ) Eignet sich die Skriptsprache Python für schnelle Entwicklungen im Softwareentwicklungsprozess? Fallstudien ( ) ( ) ( ) PyLZK, PyNetzwerkmonitor ( ) ( ) 11/20

12 Ergebnisse der Untersuchungen Arbeitshypothese (Stichwort) Fragestellung (Stichwort) Informatik unterscheidet sich von den tradierten Wissenschaften informatische Modellierung verändert den Weltausschnitt Informatik als 3. wissenschaftliche Arbeitsweise Schülerorientierung, Projektorientierung Zugänge zu Problemklassen zur Vermittlung nachhaltiger informatischer Bildung ( ) ( ) Strukturierung der Fachinhalte unter didaktischen Gesichtspunkten ( ) Einfluss des Informatikunterrichts auf das Bild der Informatik bei Schülerinnen ( ) ( ) Modulkonzept Modul Kurzbezeichnung/ Zielorientierung Methodischer Werkzeug Charakteristik Rahmen Informatiksysteme verantwortlich nutzen Netiquette Dienste auf TCP-Basis als Partnerarbeit, schulisches informatischer Hintergrund für Regelungen verstehen Gruppenarbeit Intranet Dienste: Mail, Hypertext Betriebssystem plattformunabhängige explorativ Skriptsprache Strukturen kennen und explorieren können RvS Modell Server/Klienten Nebenläufigkeit arbeitsteilig / Gruppenarbeit schulisches Intranet und Skriptsprache CSCL Nutzung ausgewählter Elemente der Gruppenarbeit Gruppenarbeit BSCW Infrastruktur mit Informatiksystemen Elemente der theoretischen Informatik Keller Aufbau und Analyse (Parsen) projekt- Skriptsprache von Dokumenten orientiert endliche Sprachen und Grammatiken verschiedene imperative Automaten Sprache informatische Modellierung OOM Modellierung des Informatiksystems verschiedene Skriptsprache der Schülerinnen Algorithmen und Datenstrukturen Prädikative Möglichkeiten und Problemarbeit Gruppen- Prolog Modellierung Funktionale Modellierung fächerkoordinierend: Informatik und Mathematik verschiedene Skriptsprache Schülerin (t=0) Das ist Informatik? Bild von der Informatik Informatikunterricht Schülerin (t=1) Modul Lerninhalte Informatiksysteme verantwortlich nutzen Elemente der theoretischen Informatik informatische Modellierung (OOM) Information mit Hilfe von Darstellung von ( ) ( ) ( ) Dokumenten Verwaltung von Dokumenten ( ) ( ) Versand von Dokumenten ( ) ( ) Information in vernetzten Umgebungen ( ) ( ) Automatische Verarbeitung von Information ( ) ( ) Gestaltungsbeispiel Lernumgebung für objektorientiertes Modellieren im Gestaltungsanforderung (Stichwort) fachwissenschaftlich fachdidaktisch a b c a b c Rechtlicher Rahmen für die Konstruktion Technisch-organisatorische Randbedingungen Menschengerechte und aufgabenangemessene Gestaltung Netzwerkfähigkeit Quelloffen, dokumentierte Schnittstellen Portable Dokumentenformate Informatikunterricht ( ) ( ) Eignet sich die Skriptsprache Python für schnelle Entwicklungen im Softwareentwicklungsprozess? Fallstudien ( ) ( ) ( ) PyLZK, PyNetzwerkmonitor ( ) ( ) 12/20

13 Modulkonzept Zusammenfassung Modulkonzept ist geeignet als konstruktionsleitender Hintergrund für den Informatikunterricht zur Analyse des Informatikunterrichts als Hintergrund zur Gestaltung von Informatiksystemen für den Einsatz im Unterricht 13/20

14 Perspektiven Arbeitshypothese (Stichwort) Fragestellung (Stichwort) Informatik unterscheidet sich von den tradierten Wissenschaften informatische Modellierung verändert den Weltausschnitt Informatik als 3. wissenschaftliche Arbeitsweise Schülerorientierung, Projektorientierung Zugänge zu Problemklassen zur Vermittlung nachhaltiger informatischer Bildung ( ) ( ) Strukturierung der Fachinhalte unter didaktischen Gesichtspunkten ( ) Einfluss des Informatikunterrichts auf das Bild der Informatik bei Schülerinnen ( ) ( ) Modulkonzept Modul Kurzbezeichnung/ Zielorientierung Methodischer Werkzeug Charakteristik Rahmen Informatiksysteme verantwortlich nutzen Netiquette Dienste auf TCP-Basis als Partnerarbeit, schulisches informatischer Hintergrund Gruppenarbeit Dienste: Intranet für Regelungen verstehen Mail, Hypertext Betriebssystem plattformunabhängige explorativ Skriptsprache Strukturen kennen und explorieren können RvS Server/Klienten Modell arbeitsteilig schulisches Nebenläufigkeit / Gruppenarbeit Skriptsprache Intranet und CSCL Nutzung ausgewählter Elemente der Gruppenarbeit arbeit struktur Gruppen- BSCW Infra- mit Informatiksystemen Elemente der theoretischen Informatik Keller Aufbau und Analyse (Parsen) von Dokumenten orientiert projekt- Skriptsprache endliche Sprachen und Grammatiken verschiedene imperative Automaten Sprache informatische Modellierung OOM Modellierung des Informatiksystems der Schülerinnen verschiedene Skriptsprache Algorithmen und Datenstrukturen Prädikative Möglichkeiten und Problemarbeit Gruppen- Prolog Modellierung Funktionale fächerkoordinierend: verschiedene Skriptsprache Modellierung Informatik und Mathematik Schülerin (t=0) Das ist Informatik? Bild von der Informatik Informatikunterricht Schülerin (t=1) Modul Lerninhalte Informatiksysteme verantwortlich nutzen Elemente der theoretischen Informatik informatische Modellierung (OOM) Darstellung von Information mit Hilfe von ( ) ( ) ( ) Dokumenten Verwaltung von Dokumenten ( ) ( ) Versand von Dokumenten ( ) ( ) Information in vernetzten Umgebungen ( ) ( ) Automatische Verarbeitung von Information ( ) ( ) Gestaltungsbeispiel Lernumgebung für objektorientiertes Modellieren im Gestaltungsanforderung (Stichwort) fachwissenschaftlich fachdidaktisch a b c a b c Rechtlicher Rahmen für die Konstruktion Technisch-organisatorische Randbedingungen Menschengerechte und aufgabenangemessene Gestaltung Netzwerkfähigkeit Quelloffen, dokumentierte Schnittstellen Portable Dokumentenformate Informatikunterricht ( ) ( ) Eignet sich die Skriptsprache Python für schnelle Entwicklungen im Softwareentwicklungsprozess? Fallstudien ( ) ( ) ( ) PyLZK, PyNetzwerkmonitor ( ) ( ) 14/20

15 Offene Fragen Beziehungen zwischen Fachdidaktik, Schulinformatik und Hochschulinformatik Informatik Fachdidaktik? Schulinformatik Hochschulinformatik? wenige Ansätze zur Bearbeitung fachdidaktischer Fragestellungen für die Lehre an Hochschulen 15/20

16 Hochschulinformatik (international) Ansatz (nach KAASBØLL 1998) Semiotic ladder Cognitive objectives taxonomy Problem solving Lerntheoretischer Hintergrund Fachlogik = Lehr-/Lernlogik (Abbilddidaktik) Bloomsche Taxonomie (Kognitivismus) pragmatischer Konstruktivismus Charakteristik Syntax, Semantik, Pragmatik Programm benutzen, lesen, ändern und ggf. erstellen Lernerorientiert problemorientiert 16/20

17 Lebensweltbezug Untersuchungsdimensionen Informatikunterricht Fachwissenschaft Lerntheorien Lernmittel ( ) prototypisch im Rahmen der Forschung berücksichtigt: 17/20

18 Schülerin Informatikunterricht Bild der Informatik mentale Modelle Fehlvorstellungen Wissensnetze ( ) Kernideen ( ) Fundamentale Ideen geschlechtsspezifische Zugangsweisen 18/20

19 Ausblick Didaktik der Informatik ist unverzichtbarer (generischer) Teil der Fachwissenschaft. Sie kann / soll sich konstruktiv an Gelenkstellen der Fachwissenschaft einmischen einen wichtigen Beitrag zur notwendigen Weiterentwicklung der Lehre der Informatik leisten. 19/20

20 Material Kontakt /20

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