Projekte
Debugging im Unterricht: Schluss mit Turnschuhdidaktik
Selbstständig Fehler zu finden und zu beheben stellt für
Programmieranfängerinnen und Programmieranfänger eine große Hürde
dar, die im Informatikunterricht oftmals zu Frustration und gar zu
Abneigung führen kann. Mitunter wird dies auch zu einer großen
Herausforderung für die unterrichtende Lehrkraft, die von
Schüler-PC zu Schüler-PC eilt und versucht, allen möglichst
gerecht zu werden. Nur indem Schülerinnen und Schüler befähigt
werden, selbstständig und erfolgreich ihre Programmierfehler zu
beheben, also zu debuggen, kann diesem Problem der
"Turnschuhdidaktik" beigekommen werden. Debuggen unterscheidet
sich dabei von allgemeinen Programmierfertigkeiten und muss
explizit gelehrt werden. Darüber hinaus spielen
Debugging-Fähigkeiten nicht nur im Programmierbereich eine große
Rolle: Debugging ist auch in unserem Alltag allgegenwärtig und
Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die explizite
Vermittlung von Debugging-Fähigkeiten zu einem Transfer von
Debugging-Fähigkeiten über die Programmierdomäne hinaus führen
kann. Auch daher wird Debugging vermehrt im Kontext von
Computational Thinking diskutiert. Dennoch ist Debugging sowohl im
Klassenzimmer als auch in der informatikdidaktischen Forschung ein
unterrepräsentiertes Thema und es gibt überraschend wenige
Studien, Materialien und Konzepte, die sich mit der expliziten
Vermittlung von Debuggingfähigkeiten beschäftigen. Folglich sind
Anfänger beim Erwerb von Debugging-Fähigkeiten oft auf sich allein
gestellt. In diesem Forschungsprojekt wird Debugging aus
fachdidaktischer Sicht analysiert und werden Strategien zur
Integration in den Unterricht entwickelt und evaluiert (gefördert
durch das Google PD Grants program, ehemals Google CS4HS) .
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Smerge: VCS für blockbasierten Sprachen
Professionelle Softwareentwicklung wäre ohne
Versionskontrollsystem undenkbar: Dadurch werden ganz eigene
Möglichkeiten der Kollaboration eröffnet, Datensicherheit
hergestellt und die Projekkoordination unterstützt. Ähnliches gilt
für den Einsatz von Versionskontrollsystemen (VCS) in der Schule:
Kein USB-Stick-Wahnsinn, keine Probleme nach den Ferien wie "Was
war denn nochmal meine aktuelle Version", kein "Mein Mitschüler
ist krank, ich komme nicht an unseren Code". Allerdings weisen
professionelle Werkzeuge wie git eine enorm hohe Komplexität auf,
die selbst professionellen Softwareentwicklern Probleme bereitet.
Mit
Smerge haben wir ein Versionskontrollsystem für die
blockbasierte Sprache Snap! entwickelt, welches die Vorteile von
VCS mit einer intuitiven und einsteigerfreundlichen Nutzung
verbindet. Hierdurch können auch Programmieranfänger von den
Möglichkeiten eines VCS zur Kollaboration und zum Tinkern
profitieren und erlernen dabei ganz intuitiv die genuin
informatische Formen der Kollaboration, die diese Werkzeuge
ermöglichen (gemeinsam mit
Stefan Seegerer).
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Künstliche Intelligenz: Kein Hexenwerk!
Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen sind die Trendhemen der letzten Jahre: Durch
rasante technologische Fortschritte ergeben sich immer mehr
Bereiche in unserem Leben, die durch maschinelle Lernverfahren und
künstliche Intelligenz beeinflusst und geprägt werden. Um ein
grundlegendes Verständnis für Grenzen und Möglichkeiten und damit
die Voraussetzung für die gesellschaftliche Diskussion über den
Umgang mit diesen Entwicklungen und deren Einfluss auf unsere
Leben zu schaffen, gibt es eine Vielzahl spannender Werkzeuge und
Konzepte für den (Informatik)Unterricht. Diese fokussieren sich
aber zumeist auf "Supervised Learning" als eines von drei
Paradigmen maschinellen Lernens und ermöglichen nur selten einen
echten "Blick hinter die Kulissen", da die eigentliche "Magie"
oftmals weggekapselt wird. Mit SnAIp zeigen wir genau das:
Maschinelles Lernen ist kein Hexenwerk. Mit unserem Framework
können die Schülerinnen und Schüler die "Black Box" öffnen, indem
Reinforcement wie Unsupervised Learning Algorithmen selber
implementiert werden - und das alles in der einsteigerfreundlichen
blockbasierten Programmiersprache Snap!. Mithilfe des frei
verfügbarem Curriculum wird ein konstruktionistischer Weg
beschrieben, maschinelles Lernen und seine zentralen Ideen und
Prinzipien im Unterricht zu vermitteln (gemeinsam mit
Sven Jatzlau
&
Stefan Seegerer).
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Digitale Bildung
Die Wissenschaft Informatik ist die maßgebliche Triebkraft der sogenannten digitalen Transformation. Für unsere Gesellschaft führt diese Transformation zu grundlegenden Veränderungen in der Art und Weise, wie wir kommunizieren, Technologie nutzen, arbeiten oder Informationen sammeln. Dies wirft die Frage auf, welche “digitale” und damit informatische Bildung und Kompetenzen jeder Mensch für einen mündigen Umgang und eine aktive Mitgestaltung dieser Veränderungen benötigt. Insbesondere für die Lehrerbildung im Kontext der Digitalisierung stellt dies eine besondere Herausforderung dar, ist die Debatte um digitale Bildung in der Schule doch oftmals von “digitalen Medien” oder Technologien dominiert. Welche Kompetenzen benötigen Lehrkräfte aller Fächer für den Unterricht in der “digitalen Welt”? Um Phänomene der Digitalisierung (etwa digitale Geschäftsmodelle oder ethische Auswirkungen von künstlicher Intelligenz) angemessen im Unterricht adressieren zu können, werden entsprechende informatische Kompetenzen als Grundlage benötigt. In diesem Forschungsprojekt werden daher einerseits relevante Kompetenzen für die Gestaltung, aber auch insbesondere das Unterrichten in der digitalen Welt identifiziert und anschließend Konzepte zur zielgruppengerechten Vermittlung dieser Kompetenzen entwickelt und evaluiert. Weitere Informationen...
FÜr Informatik begeistern!
Informatik macht Spaß! Und bietet eine Vielzahl an Kontexten, die
Möglichkeiten eröffnen, um kreativ und gestalterisch tätig zu
werden. Damit Jung und Alt genau diese Begeisterung für Informatik
spüren können, haben wir eine Vielzahl an Outreach-Aktivitäten und
Projekten im Angebot. Im Rahmen von verschiedenen regionalen wie
internationalen Events können die Teilnehmerinnen und Teilnehmer
etwa ihren eigenen Schmuck programmieren und am 3D-Drucker
ausdrucken, ihre Kleidung mit Hilfe von Microkontrollern, Sensoren
und Aktoren "smart" machen oder aber gruselige Spinnenroboter über
den Friedhof schicken, um Süßigkeiten einzusammeln (gemeinsam mit
dem Team von
Computingeducation.de).
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