Didaktik der Informatik Vorlesung

Transkript

1 Didaktik der Informatik Vorlesung StD Dipl.-Inform. Dr. rer. nat. L. Humbert Fachgebiet Didaktik der Informatik Fachbereich C Universität Wuppertal L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

2 Gliederung 1 Übersicht Anforderungsprofil Themen der Vorlesung 2 Informatik Historische Dimension Begriffsbestimmung Information Informatische Modellierung Paradigmen Sichten auf die Welt L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

3 Übersicht Anforderungsprofil Vorlesungsübersicht Rahmenbedingungen Leistungen der Studierenden zur erfolgreichen Teilnahme. Studienziel: erste Staatsprüfung für das Lehramt Informatik für Gymnasien/Gesamtschulen reguläre Studienordnung sowie Sprinterstudiengang Erwartungshorizont: mindestens 75% jeder Übung plus Fachgespräch 30 Minuten Termin: Donnerstag, 12:00 Uhr 13:30 Uhr Übungen: finden auf rein elektronischem Weg statt Übungshinweise: Übungen werden als L A TEX-Dokumente zur Verfügung gestellt Abgabe der Übungen: ausschließlich als L A TEX-Dokumente über eine kollaborative Arbeitsplattform (BSCW) Hinweise zur Veranstaltung: L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

10 Übersicht Anforderungsprofil Organisation Buch [Humbert 2006] Präsentationen Zugang ist einzig mit einer adresse möglich mit der Bitte um Einladung (»Reply-To«-Adresse die Uni-Mailadresse ebenfalls anzugeben ist die Matrikel-Nummer) Übungen werden digital zur Verfügung gestellt (L A TEX) die Abgaben haben bis Dienstag Uhr vor dem Vorlesungstermin in digitaler Form (L A TEX) im BSCW zu erfolgen = mit Hilfe der Programmiersprache Python L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

13 Themen der Vorlesung Buch (Kap.) 1 Einleitung und Motivation Was ist Informatik? 1, 2 2 Grundfragen des Lernens 3 3 Schulinformatik Entwicklungslinien 4 4 Schulinformatik Standards, EPA, Zentralabitur 4 5 Informatikunterricht besondere Methoden 5 6 Informatikunterrichtsplanung Vorgehensmodelle 6 7 Informatikunterrichtsplanung 6, 7 8 Informatikunterricht Beispielszenarien 7 9 Informatikunterricht Leistungsmessung 8 10 Genderdiskussion, moralisch-ethische Aspekte 9 11 Professionalisierung 10

24 Informatik Historische Dimension Zur historischen Dimension Was ist Informatik? Gegenstände der Informatik Information als zentraler aber mehrdimensionaler Begriff der Informatik Methoden der Informatik Pragmatischer Ansatz Verschränkung von Theorie und Praxis Informatik als Methodologie Bewertung von Definitionen von Informatik Innensichten der Informatik L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

25 Informatik Begriffsbestimmung Was ist Informatik? Etymologisch Information und Automatik [Balzert 1983] InFormatik Form Schlüssel zu Information [Floyd 2001] Geschichtlich automatische Informationsverarbeitung [Steinbuch 1963] Kooperationspartnerin für jede Wissenschaft und jede Sparte praktischer Tätigkeiten [Brauer und Münch 1996] L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

26 Informatik Begriffsbestimmung Gegenstände der Informatik Grundlegend und unstrittig Algorithmen und Datenstrukturen Abbildung von Algorithmen und Datenstrukturen in Informatiksysteme Informatiksystem spezifische Zusammenstellung von Hardware, Software und Netzverbindungen zur Lösung eines Anwendungsproblems [Claus und Schwill 2006] Fragen der Theoriebildung in diesem Kontext L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

27 Informatik Information Information anerkannte Definition technisch [Shannon 1948] Dimensionen personal organisationsbezogen medial [Floyd 2001] L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

30 Informatik Informatische Modellierung Modellierung tradiert vs. informatisch Entwicklung und Erstellung von Informatiksystemen traditionell: Bildung von Modellen zur Darstellung eines Gegenstands unter Vernachlässigung»gewisser«Aspekte Informatische Modellierung wirkt durch das erstellte Informatiksystem in den modellierten Bereich zurück und verändert diesen L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

34 Informatik Informatische Modellierung Informatische Modellierung»Fenster zur Wirklichkeit«zur Wahrnehmung der (ggf. virtuellen) Realität»Handgriff zur Wirklichkeit«zur Entwicklung und Verwendung von Informatikmodellen [Floyd und Klischewski 1998] L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

38 Informatik Informatische Modellierung Vorgehen informatische Modellierung 1 Informatisierung Anwendungsmodell des Gegenstandsbereichs 2 Diskretisieren Spezifikation durch ein formales Modell 3 Systemisieren Definieren durch eine Menge von berechenbaren Funktionen [Floyd und Klischewski 1998] L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

43 Informatische Modellierung schematisch Situation

44 Informatische Modellierung schematisch Formalisieren Situation

45 Informatische Modellierung schematisch Modell Formalisieren Situation

46 Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Formalisieren Situation

47 Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Konsequenzen Formalisieren Situation

48 Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Konsequenzen Interpretieren Formalisieren Situation

49 Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Konsequenzen Interpretieren Formalisieren Situation Ergebnisse

50 Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Konsequenzen Interpretieren Formalisieren Situation Validieren Ergebnisse

51 Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Konsequenzen Informatik Interpretieren Welt Formalisieren Situation Validieren Ergebnisse

52 Problem Lösung Informatische Modellierung schematisch Modell Verarbeiten Konsequenzen Informatik Interpretieren Welt Formalisieren Situation Validieren Ergebnisse

53 Erstellung eines Informatikprodukts nach [Klaeren und Sperber 2001, S. 6] Zuhören

54 Erstellung eines Informatikprodukts Zuhören Verstehen

55 Erstellung eines Informatikprodukts Zuhören Verstehen Modellieren

56 Erstellung eines Informatikprodukts Zuhören Verstehen Modellieren Konstruieren

57 Erstellung eines Informatikprodukts Zuhören Verstehen Verifizieren Konstruieren Modellieren

58 Erstellung eines Informatikprodukts Erklären Zuhören Verstehen Verifizieren Konstruieren Modellieren

59 Erstellung eines Informatikprodukts Erklären Zuhören Verstehen Verifizieren Konstruieren Modellieren

60 Erstellung eines Informatikprodukts Erklären Zuhören Verstehen Verifizieren Formal Informal Konstruieren Modellieren

61 Erstellung eines Informatikprodukts Erklären Zuhören Verstehen Verifizieren Formal Informal Konstruieren Modellieren

62 Informatik Informatische Modellierung Informatische Modellierung Probleme Problembereich Dekontextualisierung Informatiksystem Rekontextualisierung Schlussfolgerungen soziale Bedingtheit berücksichtigen Informatiksysteme unterstützen als Werkzeuge soziale Prozesse partizipative Softwareentwicklung L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

69 Informatik Paradigmen Sichten auf die Welt»Sichten auf die Welt«Auffassung Auswertung von Ausdrücken (einer formalen Sprache) Beantwortung von Anfragen (an ein Informationssystem) Manipulation von Objekten (der realen Welt) Sprachklasse funktionale und applikative Sprachen relationale und logische Sprachen prozedurale, imperative und objektorientierte Sprachen nach [Padawitz 2002] L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

70 Informatik Paradigmen Sichten auf die Welt Informatiksystem Sicht Herausfinden, mit welcher Sicht auf die Welt ein konkretes Informatiksystem vermutlich entwickelt wurde Beispiel: graphische Benutzungsoberfläche L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

71 Literatur Balzert, Helmut: Informatik: 1. Vom Problem zum Programm Hauptband. 2. Aufl. München : Hueber-Holzmann Verlag, Aufl ISBN Brauer, Wilfried ; Münch, Siegfried: Studien- und Forschungsführer Informatik. 3. völlig neu bearbeitete Aufl. Berlin, Heidelberg : Springer, 1996 Claus, Volker ; Schwill, Andreas ; Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.): Duden Informatik A Z. Fachlexikon für Studium und Praxis. 4., überarb. u. aktualis. Aufl. Mannheim, Leipzig, Wien, Zürich : Bibliographisches Institut, Februar ISBN Floyd, Christiane: Informatik Mensch Gesellschaft 1. Prüfungsunterlagen. Universität Hamburg Fachbereich Informatik, Oktober zugl. Informatik eine Standortbestimmung Hamburg, September 1998 von C. Floyd und R. Klischewski Floyd, Christiane ; Klischewski, Ralf: Modellierung ein Handgriff zur Wirklichkeit. Zur sozialen Konstruktion und Wirksamkeit von Informatik-Modellen. In: Pohl, Klaus (Hrsg.) ; Schürr, Andy (Hrsg.) ; Vossen, Gottfried (Hrsg.): Modellierung 98 Proceedings. Universität Münster : Institut für angewandte Mathematik und Informatik, März 1998 (Bericht 6/98-I). geprüft: 26. Mai ISSN , S Humbert, Ludger: Didaktik der Informatik mit praxiserprobtem Unterrichtsmaterial. 2., überarbeitete und erweiterte Aufl. L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17

72 Literatur Wiesbaden : B.G. Teubner Verlag, August 2006 (Leitfäden der Informatik). geprüft: 23. Januar ISBN Klaeren, Herbert ; Sperber, Michael: Vom Problem zum Programm. 3. Aufl. Teubner, ISBN Padawitz, Peter: Grundlagen und Methoden funktionaler Programmierung Vorlesungsskriptum. Dortmund : Universität, September Spezialvorlesung im Sommersemester geprüft: 11. April 2004 Shannon, Claude E.: A Mathematical Theory of Communication. In: Bell System Technical Journal 27 (1948), July, October, S. pp and pp geprüft: 26. Mai 2006 Steinbuch, Karl: Automat und Mensch kybernetische Tatsachen und Hypothesen. 2. Aufl. Berlin Göttingen Heidelberg : Springer, erste Auflage 1957 L. Humbert (Didaktik der Informatik) DdI 1 Vorlesung 1 5. April / 17