Doktorandenforum auf der INFOS2005 - 11. GI-Fachtagung Informatik und Schule - 29.09.2005

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Doktorandenforum

im Rahmen der Tagung

INFOS2005 - 11. GI-Fachtagung Informatik und Schule

28.-30.09.2005 - TU Dresden

Überblick:
In diesem Forum, das der Orientierung, dem Erfahrungsaustausch und der Vereinheitlichung der Anforderungen dient, erhalten Doktoranden im Umfeld der Didaktik der Informatik die Gelegenheit, ihre Arbeit vorzustellen, zu diskutieren und Anregungen einzuholen.

Termin: 29.09.2005, 15.00 - 18.30 Uhr

Ort: TU Dresden, HSZ 405

Moderation: Andreas Schwill, Universität Potsdam

Vorträge: (je 20 Min. Vortrag+10 Min. Diskussion)

15.00 Uhr Hendrik Büdding, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Handhelds im deutschsprachigen Informatikunterricht
Die moderne Gesellschaft wird ständig mobiler und entsprechend ändern sich die Ansprüche an Hard- und Software. Dieses wirkt sich auf den Schulbetrieb und den Informatikunterricht aus. Durch innovative Entwicklungen im Hardwarebereich entstehen neue Möglichkeiten für den schulischen Alltag und insbesondere neue methodische und inhaltliche Möglichkeiten für den Informatikunterricht.
Dafür müssen für den deutschsprachigen Raum fachdidaktische Konzepte entwickelt und in entsprechenden Szenarien erprobt werden, um die entstandenen technischen Innovationen für den schulischen Bereich nutzbar machen zu können.
Aufgrund von internationalen Studien und einer eigenen Evaluation im deutschsprachigen Raum sollen die Vor- und Nachteile für den schulischen Einsatz am Beispiel des Informatikunterrichts herausgearbeitet werden und entsprechende Szenarien entwickelt und diskutiert werden.
Neben den erweiterten Medienkonzepten für den schulischen Medieneinsatz, benötigen die Lehrpersonen entsprechende Unterrichts-Methoden und -Inhalte. Ebenso wird untersucht, in wieweit der Schnittstellenbereich zwischen Hardwaremöglichkeiten und Bildungsansprüchen durch entsprechende didaktische Softwarelösungen abgedeckt werden kann und welche fach- und zielgruppenspezifischen Bedürfnisse der deutschen Schüler und Lehrer noch abgedeckt werden müssen.
Neben dem praktischen Einsatz und Mehrwert der Handhelds im Schulalltag im allgemeinen und im Informatikunterricht im besonderen soll der Schwerpunkt des Forschungsvorhabens u.a. in der Entwicklung von Unterrichtssequenzen für den Informatikunterricht im Bereich "Mobile Kommunikation und mobile Endgeräte“ sein. Dabei werden Simulationsumgebungen für mobile Endgeräte mit ihren "mobilen Programmiersprachen" hinsichtlich der OO-Programmierung im Informatikunterricht näher betrachtet.

15.30 Uhr Michael Dohmen, Universität Paderborn
Evaluation des Einsatzes von Modellierungstechniken im Anfangsunterricht
Der Anfangsunterricht in den meisten Schulen konzentriert sich trotz neuerer Konzepte immer noch stark auf die Syntax einer Sprache. Diese Codeorientierung leitet sich auch aus den Erfahrungen der Lehrer ab, die dieses Vorgehen in ihrem Unterricht jahrelang praktiziert haben. Natürlich ergibt sich daraus die Frage, ob eine gleitende Überleitung zu objektorientierten Konzepten möglich ist, wobei der Lehrer weiterhin den Editor und den Code in den Mittelpunkt stellt.
Die Erfahrung mit dem Modellierungswerkzeug "Fujaba" hat gezeigt, dass auch Schüler das Erlernen einer Sprache für ein wichtiges Lernziel halten und dabei graphische Beschreibungssprachen zwar als ein geeignetes Mittel empfinden, Modellierungsergebnisse zu formulieren, aber eine Analyse des Programmcodes wünschen. Darüber hinaus erfordern zentrale Aufgabenstellung wie etwa im Zentralabitur in Bayern und zukünftig in Nordrhein-Westfalen Kenntnisse einer Programmiersprache, so dass die alleinige Behandlung einer graphischen Beschreibungssprache nicht mehr ausreicht.
Aus diesen beiden Aspekten ergibt sich die Notwendigkeit für den Anfangsunterricht wie der Übergang vom Modellieren zum Code durchgeführt werden soll. Hier sind sicher verschiedene Wege denkbar: Zu Beginn die Modellierungstechniken (z.B. CRC-Karten, Objektspiel, Klassen- und Sequenzdiagramme) in den Vordergrund zu stellen oder den "historischen" Ansatz der Kollegen wählen und zunächst den Code zu untersuchen. Diese beiden sehr unterschiedlichen Ansätze führen zur zentralen Frage:
Wie weit werden beim Modellieren andere Fähigkeiten erworben, indem man im Anfangsunterricht Modellierungstechniken benutzt im Unterschied zum vorrangig codeorientierten Ansatz?
Um dies zu untersuchen, möchte ich eine Vergleichsstudie mit 2 Schülergruppen mit voraussichtlich gleichem Vorwissen, was ich durch einen Vortest feststellen möchte, in der Jahrgangsstufe 11 durchführen. Die beiden Schülergruppen durchlaufen 2 verschiedene Unterrichtsreihen von etwa einem Schulhalbjahr, die teilweise durch Videoaufzeichnungen dokumentiert werden sollen. Innerhalb dieser Unterrichtsreihen sollen zwar die gleichen Unterrichtsbeispiele behandelt werden, jedoch soll bei der einen Gruppe der Code im Mittelpunkt stehen, wohingegen bei der anderen Gruppe der Schwerpunkt auf die Modellierungstechniken gelegt werden soll. Dabei wird sicher auch die Auswahl geeigneter Modellierungswerkzeuge (z.B. BlueJ, Dobs oder Fujaba) eine wichtige Entscheidung darstellen.
Neben der fortlaufenden Unterrichtsbeobachtung soll ein Vor- und Nachtest entwickelt werden, der die Problemlösekompetenz der Schüler testet. Gerade für das Messen der OO Modellierungskompetenz mit Hilfe von Tests gibt es bisher nur wenige Beispiele. Darüber hinaus muss der Abschlusstest auch die unterschiedlichen unterrichtlichen Vorgehensweisen berücksichtigen. Hier besteht also neben der Konzipierung der Reihe noch ein hoher Entwicklungsbedarf.
Die Untersuchung soll zeigen, dass ein "Hereinschleichen" in das objektorientierte Denken, indem man tradierte Unterrichtskonzepte und -medien übernimmt, nicht zu der notwendigen Problemlösekompetenz der Schüler führt.

16.00 Uhr Ralf Romeike, Universität Potsdam
Kreativität in der informatischen Modellbildung
Seit vielen Jahren wird von Bildungspolitkern und der Wirtschaft gefordert, Schüler in allgemeinbildenden Schulen kreativer auszubilden.
Mit der Informatik existiert ein Unterrichtsfach, dem kreative Prozesse immanent sind und welches nicht nur durch die Anwendung von, sondern insbesondere durch die Auseinandersetzung mit kreativen Prozessen, z.B. Modellierungstätigkeiten, Kreativität fördert. Der besondere Beitrag der Informatik liegt hierbei nicht in einer weiteren kreativitätsfördernden Maßnahme, sondern in der spezifischen Ausprägung, in welcher kreative Handlungsformen in Denkprozesse integriert werden und somit von dem Schüler in seinen Handlungsweisen zueigen gemacht werden können.
Das Forschungsvorhaben beinhaltet u.a. eine Untersuchung zum Begriffsverständnis "Informatische Kreativität", eine empirische Untersuchung des Einflusses von informatischer Modellbildungstätigkeit auf Kreativitätspotential bei SchülerInnen/StudentInnen und die Bestimmung von Unterrichtsinhalten/Modellen, welche kreatives Denken in besonderem Maße anregen.

16.30 Pause

16.45 Uhr Peer Stechert, Universität Siegen
Integration von Entwurfsmustern in Bildungsprozesse
Entwurfsmuster sind hochsprachliche Modellierungsbausteine der Softwaretechnik, und ihr Einsatz seit 1995 stellt einen Meilenstein für die Softwareentwicklung dar.
Da die objektorientierte Modellierung seit einiger Zeit sowohl Bestandteil des Informatikgrundstudiums als auch des Informatikunterrichts in der Sekundarstufe II ist, zielen aktuelle Bestrebungen darauf ab, objektorientierte Entwurfsmuster bereits im Schulunterricht zu lehren - dies darf mit Blick auf den Allgemeinbildungsanspruch des Informatikunterrichts jedoch nicht (allein) um ihrer selbst willen geschehen, sondern sollte vielmehr dazu beitragen, dass informatische Konzepte und Prinzipien mittels Entwurfsmustern anschaulich dargestellt und gelehrt werden. Ziel dieses Promotionsvorhabens ist es, eine theoretische Begründung zur Einführung von Entwurfsmustern in den Informatikunterricht zu liefern und den Lehrern ausgehend von dieser Begründung konkrete Unterrichtsbeispiele zu geben.
Problematisch dabei ist, dass Entwurfsmuster eine Methodik für komplexe Systeme bereitstellen, diese Systeme aufgrund ihrer Komplexität jedoch nicht im Anfangsunterricht eingesetzt werden können. Dennoch führt gerade diese Eigenschaft zu der Frage des kognitiven Zugangs zu Entwurfsmustern, und ein Vergleich zum kognitiven Zugang zu Schichtenmodellen ist naheliegend.

Kurzvorträge (je 10 Min. Vortrag+10 Min. Diskussion)

17.15 Uhr Martin Reinertz (Präsentation: G. Kalkbrenner), Universität Dortmund
Objektorientierte Sichtweise in der Mobilkommunikation

17.35 Uhr Maria Knobelsdorf, FU Berlin
Biographien der Computernutzung

17.55 Uhr Olaf Scheel, Universität Paderborn
Explorative Studien zum Design eines virtuellen Lernangebots in der Didaktik der Informatik
Ein Problem traditioneller Lehr-/Lernformen ist, dass vielfach träges Wissen erworben wird, welches zwar in Prüfungssituationen zur Verfügung steht, oft aber schlecht auf neue Probleme angewendet werden kann. Ein Ausweg aus diesem Dilemma versprechen situierte konstruktivistische Theorien und Methoden, speziell Kognitive Lehre, Geankertes Lernen und die Theorie der Kognitiven Flexibilität, die fordern, dass Wissen immer situiert, in Kontexte eingebunden und aus mehreren Perspektiven vermittelt sein sollte.
Im Informatik Lernlabor (ILL) sollen Materialien zu verschiedenen Fallstudien zu Teilgebieten der Informatik in einer offenen, kollaborativen Lernumgebung bereitgestellt werden. Die Fallstudien wurden in den letzten Jahren schon in Präsenzseminaren der Arbeitsgruppe eingesetzt, aber nur vereinzelt wurden Lernobjekte erstellt, die für eine webgestützte Lern- und Arbeitsumgebung nach den oben genannten Konzepten geeignet wären. Innerhalb des Dissertationsvorhabens sollen nun geschlossene und offene Lernobjekte erstellt werden, die einen solchen, darüber hinaus am Blended Learning ausgerichteten, Lernprozess ermöglichen. Die Lernumgebung sTeam soll für eine Lehrveranstaltung an der Fachgruppe angepasst werden, in der diese Objekte eingesetzt werden.
Auf den Konstruktivismus ausgerichtete Lernprozesse erfordern, dass nicht nur produktbezogene sondern auch prozessbezogene Evaluation stattfindet. Ein solches Evaluationskonzept soll begleitend entwickelt und durchgeführt werden.

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15.00 Uhr	Hendrik Büdding, Westfälische Wilhelms-Universität Münster Handhelds im deutschsprachigen Informatikunterricht Die moderne Gesellschaft wird ständig mobiler und entsprechend ändern sich die Ansprüche an Hard- und Software. Dieses wirkt sich auf den Schulbetrieb und den Informatikunterricht aus. Durch innovative Entwicklungen im Hardwarebereich entstehen neue Möglichkeiten für den schulischen Alltag und insbesondere neue methodische und inhaltliche Möglichkeiten für den Informatikunterricht. Dafür müssen für den deutschsprachigen Raum fachdidaktische Konzepte entwickelt und in entsprechenden Szenarien erprobt werden, um die entstandenen technischen Innovationen für den schulischen Bereich nutzbar machen zu können. Aufgrund von internationalen Studien und einer eigenen Evaluation im deutschsprachigen Raum sollen die Vor- und Nachteile für den schulischen Einsatz am Beispiel des Informatikunterrichts herausgearbeitet werden und entsprechende Szenarien entwickelt und diskutiert werden. Neben den erweiterten Medienkonzepten für den schulischen Medieneinsatz, benötigen die Lehrpersonen entsprechende Unterrichts-Methoden und -Inhalte. Ebenso wird untersucht, in wieweit der Schnittstellenbereich zwischen Hardwaremöglichkeiten und Bildungsansprüchen durch entsprechende didaktische Softwarelösungen abgedeckt werden kann und welche fach- und zielgruppenspezifischen Bedürfnisse der deutschen Schüler und Lehrer noch abgedeckt werden müssen. Neben dem praktischen Einsatz und Mehrwert der Handhelds im Schulalltag im allgemeinen und im Informatikunterricht im besonderen soll der Schwerpunkt des Forschungsvorhabens u.a. in der Entwicklung von Unterrichtssequenzen für den Informatikunterricht im Bereich "Mobile Kommunikation und mobile Endgeräte“ sein. Dabei werden Simulationsumgebungen für mobile Endgeräte mit ihren "mobilen Programmiersprachen" hinsichtlich der OO-Programmierung im Informatikunterricht näher betrachtet.
15.30 Uhr	Michael Dohmen, Universität Paderborn Evaluation des Einsatzes von Modellierungstechniken im Anfangsunterricht Der Anfangsunterricht in den meisten Schulen konzentriert sich trotz neuerer Konzepte immer noch stark auf die Syntax einer Sprache. Diese Codeorientierung leitet sich auch aus den Erfahrungen der Lehrer ab, die dieses Vorgehen in ihrem Unterricht jahrelang praktiziert haben. Natürlich ergibt sich daraus die Frage, ob eine gleitende Überleitung zu objektorientierten Konzepten möglich ist, wobei der Lehrer weiterhin den Editor und den Code in den Mittelpunkt stellt. Die Erfahrung mit dem Modellierungswerkzeug "Fujaba" hat gezeigt, dass auch Schüler das Erlernen einer Sprache für ein wichtiges Lernziel halten und dabei graphische Beschreibungssprachen zwar als ein geeignetes Mittel empfinden, Modellierungsergebnisse zu formulieren, aber eine Analyse des Programmcodes wünschen. Darüber hinaus erfordern zentrale Aufgabenstellung wie etwa im Zentralabitur in Bayern und zukünftig in Nordrhein-Westfalen Kenntnisse einer Programmiersprache, so dass die alleinige Behandlung einer graphischen Beschreibungssprache nicht mehr ausreicht. Aus diesen beiden Aspekten ergibt sich die Notwendigkeit für den Anfangsunterricht wie der Übergang vom Modellieren zum Code durchgeführt werden soll. Hier sind sicher verschiedene Wege denkbar: Zu Beginn die Modellierungstechniken (z.B. CRC-Karten, Objektspiel, Klassen- und Sequenzdiagramme) in den Vordergrund zu stellen oder den "historischen" Ansatz der Kollegen wählen und zunächst den Code zu untersuchen. Diese beiden sehr unterschiedlichen Ansätze führen zur zentralen Frage: Wie weit werden beim Modellieren andere Fähigkeiten erworben, indem man im Anfangsunterricht Modellierungstechniken benutzt im Unterschied zum vorrangig codeorientierten Ansatz? Um dies zu untersuchen, möchte ich eine Vergleichsstudie mit 2 Schülergruppen mit voraussichtlich gleichem Vorwissen, was ich durch einen Vortest feststellen möchte, in der Jahrgangsstufe 11 durchführen. Die beiden Schülergruppen durchlaufen 2 verschiedene Unterrichtsreihen von etwa einem Schulhalbjahr, die teilweise durch Videoaufzeichnungen dokumentiert werden sollen. Innerhalb dieser Unterrichtsreihen sollen zwar die gleichen Unterrichtsbeispiele behandelt werden, jedoch soll bei der einen Gruppe der Code im Mittelpunkt stehen, wohingegen bei der anderen Gruppe der Schwerpunkt auf die Modellierungstechniken gelegt werden soll. Dabei wird sicher auch die Auswahl geeigneter Modellierungswerkzeuge (z.B. BlueJ, Dobs oder Fujaba) eine wichtige Entscheidung darstellen. Neben der fortlaufenden Unterrichtsbeobachtung soll ein Vor- und Nachtest entwickelt werden, der die Problemlösekompetenz der Schüler testet. Gerade für das Messen der OO Modellierungskompetenz mit Hilfe von Tests gibt es bisher nur wenige Beispiele. Darüber hinaus muss der Abschlusstest auch die unterschiedlichen unterrichtlichen Vorgehensweisen berücksichtigen. Hier besteht also neben der Konzipierung der Reihe noch ein hoher Entwicklungsbedarf. Die Untersuchung soll zeigen, dass ein "Hereinschleichen" in das objektorientierte Denken, indem man tradierte Unterrichtskonzepte und -medien übernimmt, nicht zu der notwendigen Problemlösekompetenz der Schüler führt.
16.00 Uhr	Ralf Romeike, Universität Potsdam Kreativität in der informatischen Modellbildung Seit vielen Jahren wird von Bildungspolitkern und der Wirtschaft gefordert, Schüler in allgemeinbildenden Schulen kreativer auszubilden. Mit der Informatik existiert ein Unterrichtsfach, dem kreative Prozesse immanent sind und welches nicht nur durch die Anwendung von, sondern insbesondere durch die Auseinandersetzung mit kreativen Prozessen, z.B. Modellierungstätigkeiten, Kreativität fördert. Der besondere Beitrag der Informatik liegt hierbei nicht in einer weiteren kreativitätsfördernden Maßnahme, sondern in der spezifischen Ausprägung, in welcher kreative Handlungsformen in Denkprozesse integriert werden und somit von dem Schüler in seinen Handlungsweisen zueigen gemacht werden können. Das Forschungsvorhaben beinhaltet u.a. eine Untersuchung zum Begriffsverständnis "Informatische Kreativität", eine empirische Untersuchung des Einflusses von informatischer Modellbildungstätigkeit auf Kreativitätspotential bei SchülerInnen/StudentInnen und die Bestimmung von Unterrichtsinhalten/Modellen, welche kreatives Denken in besonderem Maße anregen.
16.30	Pause
16.45 Uhr	Peer Stechert, Universität Siegen Integration von Entwurfsmustern in Bildungsprozesse Entwurfsmuster sind hochsprachliche Modellierungsbausteine der Softwaretechnik, und ihr Einsatz seit 1995 stellt einen Meilenstein für die Softwareentwicklung dar. Da die objektorientierte Modellierung seit einiger Zeit sowohl Bestandteil des Informatikgrundstudiums als auch des Informatikunterrichts in der Sekundarstufe II ist, zielen aktuelle Bestrebungen darauf ab, objektorientierte Entwurfsmuster bereits im Schulunterricht zu lehren - dies darf mit Blick auf den Allgemeinbildungsanspruch des Informatikunterrichts jedoch nicht (allein) um ihrer selbst willen geschehen, sondern sollte vielmehr dazu beitragen, dass informatische Konzepte und Prinzipien mittels Entwurfsmustern anschaulich dargestellt und gelehrt werden. Ziel dieses Promotionsvorhabens ist es, eine theoretische Begründung zur Einführung von Entwurfsmustern in den Informatikunterricht zu liefern und den Lehrern ausgehend von dieser Begründung konkrete Unterrichtsbeispiele zu geben. Problematisch dabei ist, dass Entwurfsmuster eine Methodik für komplexe Systeme bereitstellen, diese Systeme aufgrund ihrer Komplexität jedoch nicht im Anfangsunterricht eingesetzt werden können. Dennoch führt gerade diese Eigenschaft zu der Frage des kognitiven Zugangs zu Entwurfsmustern, und ein Vergleich zum kognitiven Zugang zu Schichtenmodellen ist naheliegend.
	Kurzvorträge (je 10 Min. Vortrag+10 Min. Diskussion)
17.15 Uhr	Martin Reinertz (Präsentation: G. Kalkbrenner), Universität Dortmund Objektorientierte Sichtweise in der Mobilkommunikation
17.35 Uhr	Maria Knobelsdorf, FU Berlin Biographien der Computernutzung
17.55 Uhr	Olaf Scheel, Universität Paderborn Explorative Studien zum Design eines virtuellen Lernangebots in der Didaktik der Informatik Ein Problem traditioneller Lehr-/Lernformen ist, dass vielfach träges Wissen erworben wird, welches zwar in Prüfungssituationen zur Verfügung steht, oft aber schlecht auf neue Probleme angewendet werden kann. Ein Ausweg aus diesem Dilemma versprechen situierte konstruktivistische Theorien und Methoden, speziell Kognitive Lehre, Geankertes Lernen und die Theorie der Kognitiven Flexibilität, die fordern, dass Wissen immer situiert, in Kontexte eingebunden und aus mehreren Perspektiven vermittelt sein sollte. Im Informatik Lernlabor (ILL) sollen Materialien zu verschiedenen Fallstudien zu Teilgebieten der Informatik in einer offenen, kollaborativen Lernumgebung bereitgestellt werden. Die Fallstudien wurden in den letzten Jahren schon in Präsenzseminaren der Arbeitsgruppe eingesetzt, aber nur vereinzelt wurden Lernobjekte erstellt, die für eine webgestützte Lern- und Arbeitsumgebung nach den oben genannten Konzepten geeignet wären. Innerhalb des Dissertationsvorhabens sollen nun geschlossene und offene Lernobjekte erstellt werden, die einen solchen, darüber hinaus am Blended Learning ausgerichteten, Lernprozess ermöglichen. Die Lernumgebung sTeam soll für eine Lehrveranstaltung an der Fachgruppe angepasst werden, in der diese Objekte eingesetzt werden. Auf den Konstruktivismus ausgerichtete Lernprozesse erfordern, dass nicht nur produktbezogene sondern auch prozessbezogene Evaluation stattfindet. Ein solches Evaluationskonzept soll begleitend entwickelt und durchgeführt werden.