Seminar 2. Informatiktricks. Fachgebiet Didaktik der Informatik Bergische Universität Wuppertal. Seminar Didaktik der Informatik vom 20.

Transkript

1 in der Seminar 2 in der Beispiele aus der Kerninformatik Seminar Didaktik der vom 20. Oktober 2014 Version: 355 Stand: 19. Oktober 2014, 18:52 Uhr Zuletzt bearbeitet von: Julia Schüller Julia Schüller im Fachgebiet Didaktik der Bergische Universität Wuppertal seinheit mit 2-1

2 Kompetenzen Seminar 2 in der 1 Definition des Begriffs»trick«und Beispiele von verschiedener Kategorien kennen und Tricks in diese Kategorien einordnen 2 in den einordnen 3 für den reflektierten Einsatz von im kennen 4 Einen unterrichtlichen Einsatz von kennen und erproben 5 Phänomenorientierten mit hinsichtlich der durch Schülerinnen und Schüler zu erreichenden Kompetenzen untersuchen und diese mit Bezug zu n ausweisen 6 Möglichkeiten und Grenzen von phänomenorientiertem mit kennzeichnen und diskutieren im seinheit mit 2-2

3 Gliederung Seminar 2 in der im seinheit mit 4 im seinheit mit 2-3

4 Definition des Begriffs»trick«in der Definition Der Begriff trick ist ein Kunstwort, zusammengesetzt aus»«und»zaubertrick«. Ein trick ist ein zaubertrickähnliches Phänomen, das verblüfft und zur Enträtselung anregt und zugleich informatische Strukturen und/oder informatische Ideen beinhaltet. im seinheit mit 2-4

5 Drei Kategorien der in der Definition der ersten Kategorie stellen informatische Strukturen und Prinzipien in Form eines Zaubertricks dar und sind für informatisch gebildete Betrachter als solche leicht zu erkennen. der zweiten Kategorie sind Zaubertricks, die informatische Strukturen und Prinzipien beinhalten, die bei genauerer Betrachtung des Tricks ersichtlich werden. Bei der dritten Kategorie handelt es sich um der ersten oder zweiten Art, deren Ausführung die Täuschung der Zuschauenden voraussetzt. im seinheit mit 2-5

6 5-Minuten-Aufgabe in der Zur Übung Ordnen Sie den trick»magische Fehlererkennung«begründet einer der drei Kategorien der zu. im seinheit mit 2-6

7 Phänomenbegriff in der Definition Ein Phänomen... das in sinnlicher Anschauung unmittelbar Gegebene, Sich-Zeigende die außergewöhnliche Erscheinung die empirisch-sinnliche Grundlage naturwissenschaftlicher Beschreibungen, Erklärungen und Theorien RitterGruender1989 im seinheit mit 2-7

8 Phänomenbegriff in der Definition Ein Phänomen... das in sinnlicher Anschauung unmittelbar Gegebene, Sich-Zeigende die außergewöhnliche Erscheinung die empirisch-sinnliche Grundlage naturwissenschaftlicher Beschreibungen, Erklärungen und Theorien RitterGruender1989 trick als Phänomen im seinheit mit 2-7

9 Phänomenorientierter und in der Phänomene als Ausgangspunkt für... den Physikunterricht (Wagenschein1976 ) im seinheit mit 2-8

10 Phänomenorientierter und in der Phänomene als Ausgangspunkt für... den Physikunterricht (Wagenschein1976 ) den Mathematikunterricht (Freudenthal1983 ) im seinheit mit 2-8

11 Phänomenorientierter und in der Phänomene als Ausgangspunkt für... den Physikunterricht (Wagenschein1976 ) den Mathematikunterricht (Freudenthal1983 ) den (HumbertPuhlmannDS2004 ) im seinheit mit 2-8

12 Informatische Phänomene in der Drei Arten informatischer Phänomene: 1 Phänomene, die in direktem Zusammenhang mit systemen stehen. 2 Phänomene, die indirekt mit systemen verbunden sind. 3 Phänomene, die keinen Bezug zu systemen haben, aber eine inhärente informatische Struktur besitzen oder informatisches Denken anregen. im seinheit mit 2-9

13 Informatische Phänomene in der Drei Arten informatischer Phänomene: 1 Phänomene, die in direktem Zusammenhang mit systemen stehen. 2 Phänomene, die indirekt mit systemen verbunden sind. 3 Phänomene, die keinen Bezug zu systemen haben, aber eine inhärente informatische Struktur besitzen oder informatisches Denken anregen. (HumbertPuhlmannDS2004 ) im seinheit mit 2-9

14 Eine Übersicht (1/2) in der Schwill: shilfen»magische Tafeln«(Schwill2009 ) Ahrens: Mathematische Spiele»Magische Tafeln«mit Bildern und Münzen (Ahrens1910 ) Kiesmüller: Magische»Magische Fehlererkennung«,»Magische Kartenpaare«,»21 Karten«(Kiesmueller2009_2 ) Curzon, McOwan und Black: The Magic of Computer Science Verschiedene (Karten-)Tricks mit informatischem Hintergrund (McOwanCurzonBlack2009; McOwanCurzonBlack2009_2 ) im seinheit mit 2-10

15 Eine Übersicht (2/2) in der Bell, Fellows und Witten: Computer Science Unplugged (cs-unplugged)»magische Fehlererkennung«,»Information Hiding Sharing Secrets«(Bell2014 ) DDI (BUW): Fünf»-Tricks«(DDI2013 ) RWTH Aachen: InfoSphere Schülerlabor Zauberschule :»Magische Fehlererkennung«,»Zauberwürfel«(ZauberschuleRWTHAachen2014 ) (Für ausführliche Beschreibungen der Tricks: (Schueller2014 )) im seinheit mit 2-11

16 in der Algorithmen Sprachen und Automaten Inhaltsbereiche Information und Daten Kommunizieren und Kooperieren Prozessbereiche Bildungsstandards Mensch und im Strukturieren und Vernetzen Begründen und Bewerten seinheit mit 2-12

17 seinsatz von (1/3) in der Anforderungen an einen seinsatz von nach Müller (Mueller2014 ): Keine Zaubervorführung durch die Lehrkraft Die Schülerinnen und Schüler führen den trick vor Der Trick kann als Algorithmus zur ersten Ausführung an die Schülerinnen und Schüler gegeben werden Die Schülerinnen und Schüler erproben die Durchführung des Tricks im seinheit mit 2-13

18 seinsatz von (2/3) in der Die Schülerinnen und Schüler finden für den trick eigene Erklärungsmöglichkeiten und kommunizieren über sie Der Bezug zur Denkwelt der wird durch Erarbeitung oder Anschauung hergestellt Die Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich von dem trick ausgehend mit weiterführenden Fragen oder/und entwickeln diese Die Kommunikation über den trick führt zur Kommunikation über informatische Themen mit der informatischen Fachsprache im seinheit mit 2-14

19 seinsatz von (3/3) in der Phasen eines seinsatzes von : 1 Begegnungsphase 2 Neugier- und Planungsphase 3 Erklärungsphase 4 Verbindungsphase 5 Vertiefungs- und Vernetzungsphase 6 Reflektionsphase im seinheit mit 2-15

20 Thema der seinheit in der Eine geplante, durchgeführte und reflektierte seinheit mit für die Sekundarstufe I: Thema Binärdarstellung von Zahlen und Buchstaben inkl. Fehlererkennung und -behebung mit Paritätsbits im mit im seinheit mit 2-16

21 Lerngruppe in der 5. Jahrgangsstufe an einem Gymnasium in NRW 30 Schülerinnen und Schüler (19 Mädchen, 11 Jungen) Gruppenbildung erkennbar Aktive mündliche Beteiligung Schriftliche Leistungen in Mathematik und Medienunterricht: 1 4 sehr gut, 1 2 gut bis befriedigend, 1 4 ausreichend bis mangelhaft Sehr große Unterschiede im benötigten Zeitaufwand zur Bewältigung von Aufgaben Deutliche Leistungsunterschiede Schwierigkeiten in der Organisation der Arbeit im seinheit mit 2-17

22 Lernumgebung in der Mathematikunterricht Klassenraum Zeitraum: die letzten zwei Wochen vor den Sommerferien im seinheit mit 2-18

23 Material in der DIDAKTIK Arbeitsblätter in Anlehnung an das Schule-Paket (Schulepaket2014 ) an die fünfte Jahrgangsstufe angepasst Logo entwickelt»begreifen«unterstützen Arbeitsmappe und Lerntagebuch führen im seinheit mit 2-19

24 Gestaltung der seinheit (1/5) in der 1. Stunde Algorithmenbegriff entwickeln trick»magische Tafeln«vorführen (lassen) Trick als Algorithmus erproben Algorithmenbegriff erarbeiten im seinheit mit 2-20

25 Gestaltung der seinheit (2/5) in der 2./3. Stunde Zahlen binär darstellen Begriff»Binärdarstellung«klären und Bezug zur herstellen Binärdarstellung von Zahlen mit»count the Dots Binary Numbers«(cs-unplugged) erarbeiten Eigene Punkte- und 0-1-Karten erstellen Selbstständig die Binärdarstellung von Zahlen mit Arbeitsblatt erproben Denkanstoß für zu Hause: Wie weit kann ich mit meinen Fingern binär zählen? im seinheit mit 2-21

26 Gestaltung der seinheit (3/5) in der 4. Stunde trick»magische Tafeln«erklären Binärcodierung von Zahlen wiederholen»magische Tafeln«per Think-Pair-Share erklären (inkl. Hilfestellung) Eine Erklärung schriftlich festhalten Eigene magische Tafeln ausschneiden und den trick erproben im seinheit mit 2-22

27 Gestaltung der seinheit (4/5) in der 5. Stunde Buchstaben binär codieren Eigene Ideen zur Binärdarstellung von Buchstaben entwickeln und vorstellen Selbstständig Binärdarstellung von Buchstaben erproben: In Partnerarbeit binär codierte Nachrichten austauschen Codierungsfehler thematisieren und Bezug zu systemen herstellen im seinheit mit 2-23

28 5-Minuten-Aufgabe in der Zur Übung Entwickeln Sie eine mögliche binäre Darstellung von Buchstaben. A... B... C... im seinheit mit 2-24

29 Gestaltung der seinheit (5/5) in der 6./7. Stunde Fehler in binär codierten Zahlen und Buchstaben erkennen und beheben trick»magische Fehlererkennung«vorführen (Lehrkraft und Schülerin oder Schüler)»Magische Fehlererkennung«erklären (inkl. Hilfestellung) Eigene Wendeplättchen erstellen Trick als Algorithmus erproben Bezug zur herstellen und Effektivität des Verfahrens thematisieren Fehlererkennung und -behebung bei zwei, drei und vier Fehlern untersuchen Reflexion und Zusammenfassung des Gelernten in der seinheit im seinheit mit 2-25

30 (1/5) in der Keine Motivationsminderung bei Vorführung des Tricks durch die Lehrkraft Erfolgreiche Vorführung der durch die Schülerinnen und Schüler mit Unterstützung der Lehrkraft im seinheit mit 2-26

31 (1/5) in der Keine Motivationsminderung bei Vorführung des Tricks durch die Lehrkraft Erfolgreiche Vorführung der durch die Schülerinnen und Schüler mit Unterstützung der Lehrkraft Vorführung der durch Schülerinnen und Schüler ggf. mit Unterstützung der Lehrkraft im seinheit mit 2-26

32 (1/5) in der Keine Motivationsminderung bei Vorführung des Tricks durch die Lehrkraft Erfolgreiche Vorführung der durch die Schülerinnen und Schüler mit Unterstützung der Lehrkraft Vorführung der durch Schülerinnen und Schüler ggf. mit Unterstützung der Lehrkraft Schwierigkeit der Formulierung der als Algorithmen im seinheit mit 2-26

33 (1/5) in der Keine Motivationsminderung bei Vorführung des Tricks durch die Lehrkraft Erfolgreiche Vorführung der durch die Schülerinnen und Schüler mit Unterstützung der Lehrkraft Vorführung der durch Schülerinnen und Schüler ggf. mit Unterstützung der Lehrkraft Schwierigkeit der Formulierung der als Algorithmen Sorgfältige Vorbereitung der Materialien, gemeinsames Lesen und Klären möglicher Fragen mit Schülerinnen und Schülern im seinheit mit 2-26

34 (2/5) in der Hilfestellungen bei der Erarbeitung der notwendig Einigen Schülerinnen und Schülern gelingt die eigenständige Erarbeitung trotzdem nicht im seinheit mit 2-27

35 (2/5) in der Hilfestellungen bei der Erarbeitung der notwendig Einigen Schülerinnen und Schülern gelingt die eigenständige Erarbeitung trotzdem nicht Mehr Zeit zur Erarbeitung, Erstellung unterstützender Arbeitsblätter und/oder Hilfekarten im seinheit mit 2-27

36 (2/5) in der Hilfestellungen bei der Erarbeitung der notwendig Einigen Schülerinnen und Schülern gelingt die eigenständige Erarbeitung trotzdem nicht Mehr Zeit zur Erarbeitung, Erstellung unterstützender Arbeitsblätter und/oder Hilfekarten Verbindung der zur zu wenig thematisiert, nur mündlich dargestellt im seinheit mit 2-27

37 (2/5) in der Hilfestellungen bei der Erarbeitung der notwendig Einigen Schülerinnen und Schülern gelingt die eigenständige Erarbeitung trotzdem nicht Mehr Zeit zur Erarbeitung, Erstellung unterstützender Arbeitsblätter und/oder Hilfekarten Verbindung der zur zu wenig thematisiert, nur mündlich dargestellt Ausführliche Thematisierung des informatischen Hintergrunds in die seinheit eingliedern, mehr Zeit einplanen im seinheit mit 2-27

38 (3/5) in der Vertiefung der Fehlererkennung und -behebung mit mehreren Fehlern als gute Differenzierungsmöglichkeit Weitere Vertiefungen möglich (Information und Daten, Bilder binär codieren, Codierung und Verschlüsselung,... ), jedoch keine Zeit zur Umsetzung Kaum Zeit für die Reflexion des Gelernten im seinheit mit 2-28

39 (3/5) in der Vertiefung der Fehlererkennung und -behebung mit mehreren Fehlern als gute Differenzierungsmöglichkeit Weitere Vertiefungen möglich (Information und Daten, Bilder binär codieren, Codierung und Verschlüsselung,... ), jedoch keine Zeit zur Umsetzung Kaum Zeit für die Reflexion des Gelernten Zeit für die Vertiefung, Vernetzung und Reflexion des Gelernten einplanen im seinheit mit 2-28

40 (4/5) in der trick»magische Fehlererkennung«entsprechend der vorgestellten Phasen durchgeführt Phasen in der Thematisierung des»magische Tafeln«durch Erarbeitung der Binärdarstellung unterbrochen für Schülerinnen und Schüler schwierig nachzuvollziehen im seinheit mit 2-29

41 (4/5) in der trick»magische Fehlererkennung«entsprechend der vorgestellten Phasen durchgeführt Phasen in der Thematisierung des»magische Tafeln«durch Erarbeitung der Binärdarstellung unterbrochen für Schülerinnen und Schüler schwierig nachzuvollziehen Berücksichtigung aller Phasen und keine»umwege«im seinheit mit 2-29

42 (5/5) in der Schülerinnen und Schüler zeigen ihre Kreativität (Erstellung des Materials, Vorschläge zur binären Darstellung von Buchstaben,... ) Ausreichend Gelegenheiten zur kreativen Entfaltung geben im seinheit mit 2-30

43 in der DIDAKTIK im seinheit mit 2-31

44 in der A = 1 B = 11 C = 111 D =... A = B = C = D =... A = 1 B = 10 C = 11 D =... im seinheit mit 2-32

45 (1/2) in der Schülerinnen und Schüler können aktiv und mit verschiedenen Sinnen informatische Phänomene erkunden Motivation durch den zaubertrickähnlichen Charakter der Einsatz von im der Sekundarstufe I in Übereinstimmung mit den n möglich Sorgfältige Planung und Zeitfaktor berücksichtigen Explizite Verbindung zur herstellen im seinheit mit 2-33

46 (2/2) in der Und für die Zukunft... Erweiterung der zu Weitere seinheiten mit planen und durchführen Umfassendes Konzept für den seinsatz der entwickeln Eignung der für den Einsatz in der Sekundarstufe II analysieren im seinheit mit 2-34

47 Literatur für das Seminar I in der Dieses Dokument wird unter der folgenden Creative-Commons-Lizenz veröffentlicht: cbea im seinheit mit 2-35