Computer stehen als Medium im Mittelpunkt zeitgemäßer Lehr-/Lernprozesse.
Diesem Umstand Rechnung tragend widmen sich die beiden Autoren im ersten Kapitel den Konzepten rund um das Medium Computer. Diskutiert wird zunächst die Computernutzung im Kontext von mathematischer und informatischer Bildung. Es folgen methodisch-didaktische Betrachtungen, die Vorstellung einer E-Learning Didaktik, spezielle Methoden sowie Konzepte aus den Bezugsdisziplinen Psychologie und Erziehungswissenschaft im Kontext der Computernutzung.
Auf den Lehr- und Lernprozess mit Computern konzentriert sich das zweite Kapitel. Behandelt werden die spezielle Methode der WebQuests, die Rolle von E-Lernumgebungen und Content Management Systemen (CMS) einschließlich der Frage nach den Nutzungskompetenzen beim Einsatz der Systeme sowie die Aufbereitung von Lehr-/Lerninhalten in so genannten Lernpfaden.
Daran schließen im dritten Kapitel die Betrachtungen fachspezifischer mathematischer Systeme (Tabellenkalkulation, Graspable Math und GeoGebra Statistikpaket R und DYNASYS). Eingeleitet wird dieses Kapitel mit einer Antwort auf die schwierige Frage nach der begründeten Auswahl fachspezifischer Systeme für den Unterricht in Form eines Software Evaluation Sheets (SES).
Im vierten Kapitel werden Technologische Hilfsmittel als Werkzeuge in der quantitativen und qualitativen empirischen Forschung diskutiert.
Einzelne Kapitel werden durch Aufgaben zu den Themen Digitale Grundbildung, Grundfragen an einen Unterricht mit Computern/Handlungsstrategien/Schwellenkonzepte/Multiple Repräsentation, Analyse und Integration, Authentizität, Partizipation und Kommunikation als wesentliche Parameter in einem Unterricht mit Computern ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-22
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Computer stehen als Medium im Mittelpunkt zeitgemäßer Lehr-/Lernprozesse.
Diesem Umstand Rechnung tragend widmen sich die beiden Autoren im ersten Kapitel den Konzepten rund um das Medium Computer. Diskutiert wird zunächst die Computernutzung im Kontext von mathematischer und informatischer Bildung. Es folgen methodisch-didaktische Betrachtungen, die Vorstellung einer E-Learning Didaktik, spezielle Methoden sowie Konzepte aus den Bezugsdisziplinen Psychologie und Erziehungswissenschaft im Kontext der Computernutzung.
Auf den Lehr- und Lernprozess mit Computern konzentriert sich das zweite Kapitel. Behandelt werden die spezielle Methode der WebQuests, die Rolle von E-Lernumgebungen und Content Management Systemen (CMS) einschließlich der Frage nach den Nutzungskompetenzen beim Einsatz der Systeme sowie die Aufbereitung von Lehr-/Lerninhalten in so genannten Lernpfaden.
Daran schließen im dritten Kapitel die Betrachtungen fachspezifischer mathematischer Systeme (Tabellenkalkulation, Graspable Math und GeoGebra Statistikpaket R und DYNASYS). Eingeleitet wird dieses Kapitel mit einer Antwort auf die schwierige Frage nach der begründeten Auswahl fachspezifischer Systeme für den Unterricht in Form eines Software Evaluation Sheets (SES).
Im vierten Kapitel werden Technologische Hilfsmittel als Werkzeuge in der quantitativen und qualitativen empirischen Forschung diskutiert.
Einzelne Kapitel werden durch Aufgaben zu den Themen Digitale Grundbildung, Grundfragen an einen Unterricht mit Computern/Handlungsstrategien/Schwellenkonzepte/Multiple Repräsentation, Analyse und Integration, Authentizität, Partizipation und Kommunikation als wesentliche Parameter in einem Unterricht mit Computern ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-22
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Computer stehen als Medium im Mittelpunkt zeitgemäßer Lehr-/Lernprozesse.
Diesem Umstand Rechnung tragend widmen sich die beiden Autoren im ersten Kapitel den Konzepten rund um das Medium Computer. Diskutiert wird zunächst die Computernutzung im Kontext von mathematischer und informatischer Bildung. Es folgen methodisch-didaktische Betrachtungen, die Vorstellung einer E-Learning Didaktik, spezielle Methoden sowie Konzepte aus den Bezugsdisziplinen Psychologie und Erziehungswissenschaft im Kontext der Computernutzung.
Auf den Lehr- und Lernprozess mit Computern konzentriert sich das zweite Kapitel. Behandelt werden die spezielle Methode der WebQuests, die Rolle von E-Lernumgebungen und Content Management Systemen (CMS) einschließlich der Frage nach den Nutzungskompetenzen beim Einsatz der Systeme sowie die Aufbereitung von Lehr-/Lerninhalten in so genannten Lernpfaden.
Daran schließen im dritten Kapitel die Betrachtungen fachspezifischer mathematischer Systeme (Tabellenkalkulation, Graspable Math und GeoGebra Statistikpaket R und DYNASYS). Eingeleitet wird dieses Kapitel mit einer Antwort auf die schwierige Frage nach der begründeten Auswahl fachspezifischer Systeme für den Unterricht in Form eines Software Evaluation Sheets (SES).
Im vierten Kapitel werden Technologische Hilfsmittel als Werkzeuge in der quantitativen und qualitativen empirischen Forschung diskutiert.
Einzelne Kapitel werden durch Aufgaben zu den Themen Digitale Grundbildung, Grundfragen an einen Unterricht mit Computern/Handlungsstrategien/Schwellenkonzepte/Multiple Repräsentation, Analyse und Integration, Authentizität, Partizipation und Kommunikation als wesentliche Parameter in einem Unterricht mit Computern ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-22
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In der vorliegenden Arbeit wird ein Unterrichtsmodell zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen für die Sekundarstufe II vorgestellt. Der Bedarf wird u. a. damit begründet, dass Informatiksysteme zu Beginn des 21. Jahrhunderts allgegenwärtig sind (Kapitel 1). Für Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen sind diese in ihrer Einheit aus Hardware, Software und Vernetzung anhand ihres nach außen sichtbaren Verhaltens, der inneren Struktur und Implementierungsaspekten zu analysieren. Ausgehend vom Kompetenzbegriff (Kapitel 2) und dem Informatiksystembegriff (Kapitel 3) erfolgt eine Analyse des fachdidaktischen Forschungsstandes zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen. Die Ergebnisse lassen sich in die Bereiche (1) Bildungsziele, (2) Unterrichtsinhalte, (3) Lehr-Lernmethodik und (4) Lehr-Lernmedien aufteilen (Kapitel 4). In Kapitel 5 wird die Unterrichtsmodellentwicklung beschrieben. Den Zugang zu Informatiksystemen bildet in der vorliegenden Dissertationsschrift das nach außen sichtbare Verhalten. Es erfolgt eine Fokussierung auf vernetzte fundamentale Ideen der Informatik und Strukturmodelle von Informatiksystemen als Unterrichtsinhalte. Es wird begründet, dass ausgewählte objektorientierte Entwurfsmuster vernetzte fundamentale Ideen repräsentieren. In Abschnitt 5.4 werden dementsprechend Entwurfsmuster als Wissensrepräsentation für vernetzte fundamentale Ideen klassifiziert. Das systematische Erkunden des Verhaltens von Informatiksystemen wird im Informatikunterricht bisher kaum thematisiert. Es werden Schülertätigkeiten in Anlehnung an Unterrichtsexperimente angegeben, die Schüler unterstützen, Informatiksysteme bewusst und gezielt anzuwenden (Abschnitt 5.5). Bei dieser Lehr-Lernmethodik werden das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen, im Sinne einer Black-Box, und das Wechselspiel von Verhalten und Struktur bei vorliegender Implementierung des Systems als White-Box analysiert. Die Adressierung schrittweise höherer kognitiver Niveaustufen wird in die Entwicklung einbezogen. Unterstützend wird für das Unterrichtsmodell lernförderliche Software gestaltet, die vernetzte fundamentale Ideen in Entwurfsmustern und das Experimentieren aufgreift (Abschnitt 5.6). Schwerpunkte bilden im Unterrichtsmodell zwei Arten von lernförderlicher Software: (1) Die Lernsoftware Pattern Park wurde von einer studentischen Projektgruppe entwickelt. In ihr können in Entwurfsmustern enthaltene fundamentale Ideen der Informatik über ihren Lebensweltbezug im Szenario eines Freizeitparks analysiert werden. (2) Als weitere Art Lernsoftware werden kleine Programme eingesetzt, deren innere Struktur durch ausgewählte Entwurfsmuster gebildet und deren Verhalten direkt durch die darin enthaltenen fundamentalen Ideen bestimmt wird. Diese Programme können durch die Experimente im Unterricht systematisch untersucht werden. Mit dem Ziel, die normative Perspektive um Rückkopplung mit der Praxis zu ergänzen, werden zwei Erprobungen im Informatikunterricht vorgenommen. Diese liefern Erkenntnisse zur Machbarkeit des Unterrichtsmodells und dessen Akzeptanz durch die Schüler (Kapitel 6 und 8). Exemplarisch umgesetzt werden die Themen Zugriffskontrolle mit dem Proxymuster, Iteration mit dem Iteratormuster und Systemzustände mit dem Zustandsmuster. Der intensive Austausch mit Informatiklehrpersonen in der Kooperationsschule über Informatiksysteme und Kompetenzentwicklung sowie die Durchführung von zwei Lehrerfortbildungen ergänzen die Beobachtungen im unterrichtlichen Geschehen. Die erste Unterrichtserprobung resultiert in einer Weiterentwicklung des Unterrichtsmodells zu Informatiksystemen und Kompetenzentwicklung (Kapitel 7). Darin erfolgt eine Fokussierung auf das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen und eine Verfeinerung der Perspektiven auf innere Struktur und ausgewählte Implementierungsaspekte. Anschließend wird die zweite Unterrichtserprobung durchgeführt und evaluiert (Kapitel 8). Am Schluss der Forschungsarbeit steht ein in empirischen Phasen erprobtes Unterrichtsmodell.
Aktualisiert: 2023-06-06
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Seit den 60er Jahren gibt es im deutschsprachigen Raum Diskussionen um die Begriffe Schlüsselqualifikation und (Schlüssel-)Kompetenz, welche seit ca. 2000 auch in der Informatikdidaktik angekommen sind. Die Diskussionen der Fachdisziplinen und ihre Bedeutung für die Informatikdidaktik sind Gegenstand des ersten Teils dieser Dissertation. Es werden Rahmenmodelle zur Strukturierung und Einordnung von Kompetenzen entworfen, die für alle Fachdisziplinen nutzbar sind. Im zweiten Teil wird ein methodologischer Weg gezeigt, Schlüsselkompetenzen herzuleiten, ohne normativ vorgehen zu müssen. Hierzu wird das Verfahren der Qualitativen Inhaltsanalyse (QI) auf informatikdidaktische Ansätze angewendet. Die resultierenden Kompetenzen werden in weiteren Schritten verfeinert und in die zuvor entworfenen Rahmenmodelle eingeordnet. Das Ergebnis sind informatische Schlüsselkompetenzen, welche ein spezifisches Bild der Informatik zeichnen und zur Analyse bereits bestehender Curricula genutzt werden können. Zusätzlich zeigt das Verfahren einen Weg auf, wie Schlüsselkompetenzen auf nicht-normativem Wege generell hergeleitet werden können.
Aktualisiert: 2023-06-06
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Physical-Computing-Geräte wie Roboter und Mikrocontroller spielen als Lernmedium eine wichtige Rolle. Insbesondere für schulische Kontexte existiert eine große Vielfalt an Geräten, die aus didaktischer Perspektive bereits untersucht wird.
Im Rahmen dieser Dissertation wird von einem geräteunabhängigen Physical-Computing-Prozess als Problemlöseprozess ausgegangen, um ein Fundament für nachhaltige und geräteunabhängige Forschung zu schaffen sowie Physical Computing als Unterrichtsgegenstand zu beschreiben. Aufgrund von Merkmalen, wie der Arbeit mit Sensorik und Aktuatorik sowie dem iterativen Testen und Evaluieren, scheint Physical Computing Ähnlichkeiten zu dem naturwissenschaftlichen Experiment aufzuweisen. Dieser Zusammenhang und die potentiellen Auswirkungen auf die Informatikdidaktik werden mittels Design-Based-Research-Ansatz in drei Ausprägungsformen untersucht. Zuerst wird ein Modell des Physical-Computing-Prozesses modelliert und mit der Arbeitsweise des Experimentierens aus der naturwisseschaftlichen Erkenntnisgewinnung verglichen. Dabei werden diverse Gemeinsamkeiten ermittelt, die die Basis zur Untersuchung eines MINT-Problemlöseprozesses schaffen. Anschließend werden Probleme von Schülerinnen und Schülern während des Problemlösens analysiert und in einer Problemtaxonomie zusammengefasst. Darauf basierend wird ein mehrstufiges Feedback-Modell entwickelt und evaluiert, dass Schülerinnen und Schüler beim Problemlösen in Physical-Computing-Aktivitäten unterstützen kann und eine Grundlage für kognitive Tutorensysteme für Physical Computing bildet.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Computer stehen als Medium im Mittelpunkt zeitgemäßer Lehr-/Lernprozesse.
Diesem Umstand Rechnung tragend widmen sich die beiden Autoren im ersten Kapitel den Konzepten rund um das Medium Computer. Diskutiert wird zunächst die Computernutzung im Kontext von mathematischer und informatischer Bildung. Es folgen methodisch-didaktische Betrachtungen, die Vorstellung einer E-Learning Didaktik, spezielle Methoden sowie Konzepte aus den Bezugsdisziplinen Psychologie und Erziehungswissenschaft im Kontext der Computernutzung.
Auf den Lehr- und Lernprozess mit Computern konzentriert sich das zweite Kapitel. Behandelt werden die spezielle Methode der WebQuests, die Rolle von E-Lernumgebungen und Content Management Systemen (CMS) einschließlich der Frage nach den Nutzungskompetenzen beim Einsatz der Systeme sowie die Aufbereitung von Lehr-/Lerninhalten in so genannten Lernpfaden.
Daran schließen im dritten Kapitel die Betrachtungen fachspezifischer mathematischer Systeme (Tabellenkalkulation, Graspable Math und GeoGebra Statistikpaket R und DYNASYS). Eingeleitet wird dieses Kapitel mit einer Antwort auf die schwierige Frage nach der begründeten Auswahl fachspezifischer Systeme für den Unterricht in Form eines Software Evaluation Sheets (SES).
Im vierten Kapitel werden Technologische Hilfsmittel als Werkzeuge in der quantitativen und qualitativen empirischen Forschung diskutiert.
Einzelne Kapitel werden durch Aufgaben zu den Themen Digitale Grundbildung, Grundfragen an einen Unterricht mit Computern/Handlungsstrategien/Schwellenkonzepte/Multiple Repräsentation, Analyse und Integration, Authentizität, Partizipation und Kommunikation als wesentliche Parameter in einem Unterricht mit Computern ergänzt.
Aktualisiert: 2022-10-10
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Computer stehen als Medium im Mittelpunkt zeitgemäßer Lehr-/Lernprozesse.
Diesem Umstand Rechnung tragend widmen sich die beiden Autoren im ersten Kapitel den Konzepten rund um das Medium Computer. Diskutiert wird zunächst die Computernutzung im Kontext von mathematischer und informatischer Bildung. Es folgen methodisch-didaktische Betrachtungen, die Vorstellung einer E-Learning Didaktik, spezielle Methoden sowie Konzepte aus den Bezugsdisziplinen Psychologie und Erziehungswissenschaft im Kontext der Computernutzung.
Auf den Lehr- und Lernprozess mit Computern konzentriert sich das zweite Kapitel. Behandelt werden die spezielle Methode der WebQuests, die Rolle von E-Lernumgebungen und Content Management Systemen (CMS) einschließlich der Frage nach den Nutzungskompetenzen beim Einsatz der Systeme sowie die Aufbereitung von Lehr-/Lerninhalten in so genannten Lernpfaden.
Daran schließen im dritten Kapitel die Betrachtungen fachspezifischer mathematischer Systeme (Tabellenkalkulation, Graspable Math und GeoGebra Statistikpaket R und DYNASYS). Eingeleitet wird dieses Kapitel mit einer Antwort auf die schwierige Frage nach der begründeten Auswahl fachspezifischer Systeme für den Unterricht in Form eines Software Evaluation Sheets (SES).
Im vierten Kapitel werden Technologische Hilfsmittel als Werkzeuge in der quantitativen und qualitativen empirischen Forschung diskutiert.
Einzelne Kapitel werden durch Aufgaben zu den Themen Digitale Grundbildung, Grundfragen an einen Unterricht mit Computern/Handlungsstrategien/Schwellenkonzepte/Multiple Repräsentation, Analyse und Integration, Authentizität, Partizipation und Kommunikation als wesentliche Parameter in einem Unterricht mit Computern ergänzt.
Aktualisiert: 2023-02-18
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Die formalwissenschaftliche Disziplin der Mathematik und die technische Disziplin der Informatik haben ihre eigene Didaktik und Methodik entwickelt, wobei sich die Informatik in den letzten 25 Jahren von der Mathematik ‚emanzipiert‘ und zu einer eigenen Disziplin entwickelt hat.
Diesem Umstand Rechnung tragend, widmet das Buch das erste Kapitel zunächst der Genese der beiden Disziplinen und der Entwicklung von Strukturmodellen. Es folgen die Diskussion über Kompetenzen in der Mathematik und Informatik, eine Vorstellung einzelner Konzepte der Digitalen Grundbildung in Österreich, Deutschland und dem United Kingdom sowie die Bewertung der Fähigkeiten von Schüler(inne)n durch Taxonomien.
Fachdidaktische Prinzipien in der Mathematik und Informatik (Fundamentale Ideen, Genetisches, Operatives, Exemplarisches und EIS-Prinzip) werden im zweiten Kapitel vorgestellt.
Das dritte Kapitel gilt der Unterrichtsgestaltung. Behandelt werden die auf Fundamentalen Ideen beruhende Orientierung, die Genetische Methode, das Spiralprinzip, Entdeckendes, Problembasiertes, Handlungsorientiertes, Anwendungsorientiertes und Fächerübergreifendes Organisieren als Methoden für den Mathematikunterricht sowie eine Integration dieser und weiterer etablierter Methoden (incl. Kurzeinführung) im Instruktionsdesign FUSION für den Informatikunterricht.
Im vierten Kapitel werden prototypische Beispiele für den Mathematik- bzw. Informatikunterricht präsentiert.
Abgeleitete Fragestellungen ergänzen das Kapitel 1. Es handelt sich dabei um Aufgaben, die die Themen Digitale Grundbildung sowie Taxonomien vertiefen. Zudem sind in die Darstellungen sämtlicher Kapitel zahlreiche Aufgaben integriert. Computer Algebra Systeme (CAS) haben seit Beginn der 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts als Werkzeug für einen sinnstiftenden Mathematikunterricht zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Aktualisiert: 2021-07-29
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Die formalwissenschaftliche Disziplin der Mathematik und die technische Disziplin der Informatik haben ihre eigene Didaktik und Methodik entwickelt, wobei sich die Informatik in den letzten 25 Jahren von der Mathematik ‚emanzipiert‘ und zu einer eigenen Disziplin entwickelt hat.
Diesem Umstand Rechnung tragend, widmet das Buch das erste Kapitel zunächst der Genese der beiden Disziplinen und der Entwicklung von Strukturmodellen. Es folgen die Diskussion über Kompetenzen in der Mathematik und Informatik, eine Vorstellung einzelner Konzepte der Digitalen Grundbildung in Österreich, Deutschland und dem United Kingdom sowie die Bewertung der Fähigkeiten von Schüler(inne)n durch Taxonomien.
Fachdidaktische Prinzipien in der Mathematik und Informatik (Fundamentale Ideen, Genetisches, Operatives, Exemplarisches und EIS-Prinzip) werden im zweiten Kapitel vorgestellt.
Das dritte Kapitel gilt der Unterrichtsgestaltung. Behandelt werden die auf Fundamentalen Ideen beruhende Orientierung, die Genetische Methode, das Spiralprinzip, Entdeckendes, Problembasiertes, Handlungsorientiertes, Anwendungsorientiertes und Fächerübergreifendes Organisieren als Methoden für den Mathematikunterricht sowie eine Integration dieser und weiterer etablierter Methoden (incl. Kurzeinführung) im Instruktionsdesign FUSION für den Informatikunterricht.
Im vierten Kapitel werden prototypische Beispiele für den Mathematik- bzw. Informatikunterricht präsentiert.
Abgeleitete Fragestellungen ergänzen das Kapitel 1. Es handelt sich dabei um Aufgaben, die die Themen Digitale Grundbildung sowie Taxonomien vertiefen. Zudem sind in die Darstellungen sämtlicher Kapitel zahlreiche Aufgaben integriert. Computer Algebra Systeme (CAS) haben seit Beginn der 90er Jahre des vergangenen Jahrhunderts als Werkzeug für einen sinnstiftenden Mathematikunterricht zunehmend an Bedeutung gewonnen.
Aktualisiert: 2022-02-17
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Für die Entwicklung einer fachdidaktischen Grundlagentheorie werden in diesem Band 17 verschiedene Fachdidaktiken in den Vergleich geSetzt. Dabei beruht die Besonderheit dieses zweiten Bandes zur ›Allgemeinen Fachdidaktik‹ auf der Tatsache, dass sich die AutorInnen auf sechs Impulse verständigten, die sie aus der Perspektive ihrer jeweiligen Fachdidaktik beantworten. Die Schwerpunkte liegen neben geschichtlichen Perspektiven beim fachlichen und überfachlichen Lernen sowie den entsprechenden fachdidaktischen Forschungsperspektiven. Somit bietet der Band einen aktuellen Überblick über die Forschung der einzelnen Fachdidaktiken, der auch für VertreterInnen der Allgemeinen Didaktik verwendet werden kann, um Verallgemeinerungen aus dem fachspezifisch Besonderen vornehmen zu können.
Aktualisiert: 2020-11-26
Autor:
Ulf Abraham,
Holger Arndt,
Horst Bayrhuber,
Volker Frederking,
Georg Friedrich,
Erin Gerlach,
Elke Grimminger-Seidensticker,
Wolfgang Hasberg,
Michael Hemmer,
Andreas Hüttner,
Werner Jank,
Constanze Kirchner,
Jens Knigge,
Johannes Magenheim,
Peter Massing,
Anne Niessen,
Verena Oesterhelt,
Ilka Parchmann,
Bernd Ralle,
Frank Reinhold,
Kristina Reiss,
Ulrich Riegel,
Ralf Romeike,
Martin Rothgangel,
Horst Schecker,
Claudia Schomaker,
Waltraud Schreiber,
Anselm Strohmaier,
Sandra Tänzer,
Karin Vogt,
Helmut Johannes Vollmer,
Georg Weißeno
Für die Entwicklung einer fachdidaktischen Grundlagentheorie werden in diesem Band 17 verschiedene Fachdidaktiken – von der Biologie- bis zur Wirtschaftsdidaktik – in den Vergleich gesetzt. Dabei beruht die Besonderheit dieses zweiten Bandes zur ›Allgemeinen Fachdidaktik‹ auf der Tatsache, dass sich die AutorInnen auf sechs Impulse verständigten, die sie aus der Perspektive ihrer jeweiligen Fachdidaktik beantworten. Die Schwerpunkte liegen neben geschichtlichen Perspektiven beim fachlichen und überfachlichen Lernen sowie den entsprechenden fachdidaktischen Forschungsperspektiven. Die Darstellungen werden anhand der Analysemethode der Grounded Theory miteinander verglichen, wobei sich bemerkenswerte Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Fächern zu erkennen geben. Somit bietet der Band einen aktuellen Überblick über die Forschung der einzelnen Fachdidaktiken, der auch für VertreterInnen der Allgemeinen Didaktik verwendet werden kann, um Verallgemeinerungen aus dem fachspezifisch Besonderen vornehmen zu können. Der Band schließt mit Überlegungen zur Weiterentwicklung der Allgemeinen Fachdidaktik.
Aktualisiert: 2022-12-20
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Physical-Computing-Geräte wie Roboter und Mikrocontroller spielen als Lernmedium eine wichtige Rolle. Insbesondere für schulische Kontexte existiert eine große Vielfalt an Geräten, die aus didaktischer Perspektive bereits untersucht wird.
Im Rahmen dieser Dissertation wird von einem geräteunabhängigen Physical-Computing-Prozess als Problemlöseprozess ausgegangen, um ein Fundament für nachhaltige und geräteunabhängige Forschung zu schaffen sowie Physical Computing als Unterrichtsgegenstand zu beschreiben. Aufgrund von Merkmalen, wie der Arbeit mit Sensorik und Aktuatorik sowie dem iterativen Testen und Evaluieren, scheint Physical Computing Ähnlichkeiten zu dem naturwissenschaftlichen Experiment aufzuweisen. Dieser Zusammenhang und die potentiellen Auswirkungen auf die Informatikdidaktik werden mittels Design-Based-Research-Ansatz in drei Ausprägungsformen untersucht. Zuerst wird ein Modell des Physical-Computing-Prozesses modelliert und mit der Arbeitsweise des Experimentierens aus der naturwisseschaftlichen Erkenntnisgewinnung verglichen. Dabei werden diverse Gemeinsamkeiten ermittelt, die die Basis zur Untersuchung eines MINT-Problemlöseprozesses schaffen. Anschließend werden Probleme von Schülerinnen und Schülern während des Problemlösens analysiert und in einer Problemtaxonomie zusammengefasst. Darauf basierend wird ein mehrstufiges Feedback-Modell entwickelt und evaluiert, dass Schülerinnen und Schüler beim Problemlösen in Physical-Computing-Aktivitäten unterstützen kann und eine Grundlage für kognitive Tutorensysteme für Physical Computing bildet.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Das Buch stellt wesentliche Ergebnisse der empirischen Informatikdidaktik zusammen.
Aktualisiert: 2021-10-28
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Seit den 60er Jahren gibt es im deutschsprachigen Raum Diskussionen um die Begriffe Schlüsselqualifikation und (Schlüssel-)Kompetenz, welche seit ca. 2000 auch in der Informatikdidaktik angekommen sind. Die Diskussionen der Fachdisziplinen und ihre Bedeutung für die Informatikdidaktik sind Gegenstand des ersten Teils dieser Dissertation. Es werden Rahmenmodelle zur Strukturierung und Einordnung von Kompetenzen entworfen, die für alle Fachdisziplinen nutzbar sind. Im zweiten Teil wird ein methodologischer Weg gezeigt, Schlüsselkompetenzen herzuleiten, ohne normativ vorgehen zu müssen. Hierzu wird das Verfahren der Qualitativen Inhaltsanalyse (QI) auf informatikdidaktische Ansätze angewendet. Die resultierenden Kompetenzen werden in weiteren Schritten verfeinert und in die zuvor entworfenen Rahmenmodelle eingeordnet. Das Ergebnis sind informatische Schlüsselkompetenzen, welche ein spezifisches Bild der Informatik zeichnen und zur Analyse bereits bestehender Curricula genutzt werden können. Zusätzlich zeigt das Verfahren einen Weg auf, wie Schlüsselkompetenzen auf nicht-normativem Wege generell hergeleitet werden können.
Aktualisiert: 2023-01-13
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Kinder konstruieren in einer Computerumgebung ihren individuellen mentalen Zahlenstrahl. Diese Konstruktionen werden dann klassifiziert und verglichen um ein Überblicksbild zu bekommen.
Aktualisiert: 2021-12-01
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Konstruktionstätigkeiten mit Digitalen Medien – wie z.B. Robotikbau, Erfindungen mit smarten Textilien oder Entwicklungen von Kommunikationsplattformen – unterscheiden sich von anderen, eher nutzungsorientierten oder auch ästhetisch-gestaltenden Tätigkeiten mit Digitalen Medien. In solchen Konstruktionstätigkeiten werden Potenziale für neuartige Bildungsprozesse deutlich.
Dies ist das zentrale Ergebnis einer qualitativen Studie, basierend auf der Grounded Theory Methodology. In der Analyse von Interviews mit Jugendlichen und Erwachsenen, die selber als Laien an Konstruktionstätigkeiten mit Digitalen Medien beteiligt waren, werden sechs Sinndimensionen von Konstruktionstätigkeit entwickelt: Schöpfungstätigkeit, Magie, Ko-Konstruktionsprozesse, Funktionieren, technologiebasierte Sozialitätskonstruktion, Verbindungsprozesse. In diesen Sinndimensionen zeigen sich Reflexivierungen und teilweise Veränderungen von Selbst-, Welt- und Technologieverhältnissen der KonstrukteurInnen. Die darin empirisch ermittelte Bildungsrelevanz von Konstruktionstätigkeit mit Digitalen Medien hat die Neuartigkeit des Digitalen Mediums als softwarebasiertem Medium zur Grundlage.
Medienpädagogik hat bislang nur vereinzelt eine Perspektive auf die Softwarebasis der Digitalen Medien und auf Konstruktionstätigkeiten mit ihnen eingenommen. Mit der Entwicklung eines Modells der Sinndimensionen von Konstruktionstätigkeit und der spezifischen Rolle von Digitalen Medien für die ermöglichten Bildungspotenziale leistet die Arbeit einen Beitrag zur Theorie der Medienbildung, bietet aber auch Hinweise für die Praxis der Medienpädagogik und die Förderung von Medienkompetenz.
Aktualisiert: 2020-01-16
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In der vorliegenden Arbeit wird ein Unterrichtsmodell zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen für die Sekundarstufe II vorgestellt. Der Bedarf wird u. a. damit begründet, dass Informatiksysteme zu Beginn des 21. Jahrhunderts allgegenwärtig sind (Kapitel 1). Für Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen sind diese in ihrer Einheit aus Hardware, Software und Vernetzung anhand ihres nach außen sichtbaren Verhaltens, der inneren Struktur und Implementierungsaspekten zu analysieren. Ausgehend vom Kompetenzbegriff (Kapitel 2) und dem Informatiksystembegriff (Kapitel 3) erfolgt eine Analyse des fachdidaktischen Forschungsstandes zur Kompetenzentwicklung mit Informatiksystemen. Die Ergebnisse lassen sich in die Bereiche (1) Bildungsziele, (2) Unterrichtsinhalte, (3) Lehr-Lernmethodik und (4) Lehr-Lernmedien aufteilen (Kapitel 4). In Kapitel 5 wird die Unterrichtsmodellentwicklung beschrieben. Den Zugang zu Informatiksystemen bildet in der vorliegenden Dissertationsschrift das nach außen sichtbare Verhalten. Es erfolgt eine Fokussierung auf vernetzte fundamentale Ideen der Informatik und Strukturmodelle von Informatiksystemen als Unterrichtsinhalte. Es wird begründet, dass ausgewählte objektorientierte Entwurfsmuster vernetzte fundamentale Ideen repräsentieren. In Abschnitt 5.4 werden dementsprechend Entwurfsmuster als Wissensrepräsentation für vernetzte fundamentale Ideen klassifiziert. Das systematische Erkunden des Verhaltens von Informatiksystemen wird im Informatikunterricht bisher kaum thematisiert. Es werden Schülertätigkeiten in Anlehnung an Unterrichtsexperimente angegeben, die Schüler unterstützen, Informatiksysteme bewusst und gezielt anzuwenden (Abschnitt 5.5). Bei dieser Lehr-Lernmethodik werden das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen, im Sinne einer Black-Box, und das Wechselspiel von Verhalten und Struktur bei vorliegender Implementierung des Systems als White-Box analysiert. Die Adressierung schrittweise höherer kognitiver Niveaustufen wird in die Entwicklung einbezogen. Unterstützend wird für das Unterrichtsmodell lernförderliche Software gestaltet, die vernetzte fundamentale Ideen in Entwurfsmustern und das Experimentieren aufgreift (Abschnitt 5.6). Schwerpunkte bilden im Unterrichtsmodell zwei Arten von lernförderlicher Software: (1) Die Lernsoftware Pattern Park wurde von einer studentischen Projektgruppe entwickelt. In ihr können in Entwurfsmustern enthaltene fundamentale Ideen der Informatik über ihren Lebensweltbezug im Szenario eines Freizeitparks analysiert werden. (2) Als weitere Art Lernsoftware werden kleine Programme eingesetzt, deren innere Struktur durch ausgewählte Entwurfsmuster gebildet und deren Verhalten direkt durch die darin enthaltenen fundamentalen Ideen bestimmt wird. Diese Programme können durch die Experimente im Unterricht systematisch untersucht werden. Mit dem Ziel, die normative Perspektive um Rückkopplung mit der Praxis zu ergänzen, werden zwei Erprobungen im Informatikunterricht vorgenommen. Diese liefern Erkenntnisse zur Machbarkeit des Unterrichtsmodells und dessen Akzeptanz durch die Schüler (Kapitel 6 und 8). Exemplarisch umgesetzt werden die Themen Zugriffskontrolle mit dem Proxymuster, Iteration mit dem Iteratormuster und Systemzustände mit dem Zustandsmuster. Der intensive Austausch mit Informatiklehrpersonen in der Kooperationsschule über Informatiksysteme und Kompetenzentwicklung sowie die Durchführung von zwei Lehrerfortbildungen ergänzen die Beobachtungen im unterrichtlichen Geschehen. Die erste Unterrichtserprobung resultiert in einer Weiterentwicklung des Unterrichtsmodells zu Informatiksystemen und Kompetenzentwicklung (Kapitel 7). Darin erfolgt eine Fokussierung auf das nach außen sichtbare Verhalten von Informatiksystemen und eine Verfeinerung der Perspektiven auf innere Struktur und ausgewählte Implementierungsaspekte. Anschließend wird die zweite Unterrichtserprobung durchgeführt und evaluiert (Kapitel 8). Am Schluss der Forschungsarbeit steht ein in empirischen Phasen erprobtes Unterrichtsmodell.
Aktualisiert: 2023-01-13
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