Jens Gallenbacher (Hrsg.) 16. GI-Fachtagung Informatik und Schule – INFOS Informatik allgemeinbildend begreifen 20.-23. September 2015 Darmstadt, Deutschland Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) Lecture Notes in Informatics (LNI) - Proceedings Series of the Gesellschaft für Informatik (GI) Volume P-249 ISBN 978-3-88579-643-5 ISSN 1617-5468 Volume Editors Dr. Jens Gallenbacher Technische Universität Darmstadt Fachbereich Informatik 64289 Darmstadt, Germany E-Mail: [email protected] Series Editorial Board Heinrich C. Mayr, Alpen-Adria-Universität Klagenfurt, Austria (Chairman, [email protected]) Dieter Fellner, Technische Universität Darmstadt, Germany Ulrich Flegel, Hochschule für Technik, Stuttgart, Germany Ulrich Frank, Universität Duisburg-Essen, Germany Johann-Christoph Freytag, Humboldt-Universität zu Berlin, Germany Michael Goedicke, Universität Duisburg-Essen, Germany Ralf Hofestädt, Universität Bielefeld, Germany Michael Koch, Universität der Bundeswehr München, Germany Axel Lehmann, Universität der Bundeswehr München, Germany Peter Sanders, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Germany Sigrid Schubert, Universität Siegen, Germany Ingo Timm, Universität Trier, Germany Karin Vosseberg, Hochschule Bremerhaven, Germany Maria Wimmer, Universität Koblenz-Landau, Germany Dissertations Steffen Hölldobler, Technische Universität Dresden, Germany Seminars Reinhard Wilhelm, Universität des Saarlandes, Germany Thematics Andreas Oberweis, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Germany © Gesellschaft für Informatik, Bonn 2015 printed by Köllen Druck+Verlag GmbH, Bonn Vorwort zur 10000. Infos Informatik allgemeinbildend begreifen Die beiden hinteren Worte des diesjährigen Mottos – Informatik allgemeinbilden begreifen – kann man beim Lesen unterschiedlich betonen, es werden gleichzeitig zwei wichtige Grundsätze für Informatik in der Schule beschrieben. Selbstverständlich ist Informatik ein allgemeinbildendes Schulfach und muss als solches begriffen werden. Daher gehört es von der Grundschule an bis zur Oberstufe in den Pflichtbereich der Stundentafeln und Curricula. Informatik als allgemeinbildendes Fach ist daher auch mit einer besonderen Verantwortung beim Unterrichten verbunden: Nicht technische Werkzeuge und deren Bedienung, sondern das Verständnis unserer technischen Umwelt sowie die kreative und verantwortungsvolle Gestaltung unserer Zukunft stehen hier im Mittelpunkt. Das wörtliche „begreifen“ unterstützt dabei den Lernprozess besonders wirkungsvoll und nachhaltig. Informatik allgemeinbildend begreifen Unsere Arbeits- und Lebenswelt ist geprägt von Informationstechnologie und Informatik ist der Schlüssel, um diese zu verstehen und um sie aktiv mitzugestalten. Dabei „versteckt“ sich die Informatik bei der reinen Benutzung von IT-Systemen zunehmend, der alltägliche Umgang ist daher eher implizit. Die Beschäftigung mit Informatik in der Schule ist daher auch im engen Sinne unverzichtbar und sowohl lebensvorbereitend als auch weltorientierend. Informatik ist die einzige Ingenieurwissenschaft im schulischen Kontext und ist aufgrund ihrer inhärent interdisziplinären Ansätze wie kein anderes Fach geeignet, Brücken zwischen den fachlichen und außerfachlichen Kulturen zu bauen und damit kulturelle Kohärenz herzustellen sowie Verständigung und Kooperation zu fördern. Informationstechnik und informatisches Verständnis dafür spielt eine entscheidende und noch weiter zunehmende Rolle in Bezug auf kritischen Vernunftgebrauch sowie bei der Entfaltung von Verantwortungsbereitschaft. Die Hintergründe von Aspekten wie Cybermobbing und der NSA-Affäre sind ohne Zweifel nicht informatischer Natur, die Wirkung wird aber über die Möglichkeiten der Informationstechnik auf eine neue Stufe gebracht, weshalb ein grundlegendes Verständnis relevant ist, um staatsbürgerlicher Verantwortung nachzukommen und staatsbürgerliches Handeln zu ermöglichen. Nicht zuletzt verbindet Informatik ein hohes gestalterisches Potential mit zumeist sehr schnell sichtbaren Resultaten und Erfolgserlebnissen. Selbst sehr komplex und schwierig erscheinende Aufgaben können oft mit informatischen Methoden elegant und eigenständig von Schülerinnen und Schülern gelöst werden, was einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des Schüler-Ich leistet. Informatik allgemeinbildend begreifen Ausrichterin der INFOS 2015 ist die Didaktik der Informatik an der Technischen Universität Darmstadt. Das wörtliche Begreifen wird hier seit langem als wichtiger Baustein für das übergeordnete Begreifen gesehen. So werden etwa in der Studieneingangsphase von allen Studierenden zusammen fachübergreifend interdisziplinäre Projekte durchgeführt. In anderen klassischen Schulfächern – den Naturwissenschaften, Mathematik, aber selbstverständlich auch etwa in Kunst, Musik und Sport – ist das wörtliche Begreifen schon sehr lange wichtiges Thema und hat einen festen Platz in der fachdidaktischen Forschung. Die Informatik war lange Zeit sehr hardwareorientiert und war insofern ohne das vorherige „begreifen“ kaum möglich – die Ausstattung einer Schule beruhte oft genug darauf, dass engagierte Lehrerinnen und Lehrer mit ihren Klassen tage- und nächtelang bestückt und gelötet hatten. Die Informationstechnik hat seitdem eine rasante Entwicklung durchlaufen – die Informatik ebenfalls. Das Begreifen bezieht sich daher heute eher auf die wichtigen Kompetenzen der Informatik: Modellbildung und Problemlösefertigkeiten. Diese werden im Unterricht anhand moderner Computersysteme und Entwicklungssoftware vermittelt, aber eben auch vermehrt durch anschauliche Experimente ganz ohne Computer, die einerseits sehr starke didaktische Reduktion ermöglichen, andererseits in den Vordergrund stellen, was die Hauptkomponente der Informatik ist: Das menschliche Denken und die menschliche Kreativität. INFOS 2015 In diesem Band finden Sie sehr viele Impulse, die Informatik allgemeinbildend zu begreifen – wissenschaftliche Untersuchungen wie Praxisberichte und die Ausarbeitungen von Workshops. Die 10000. INFOS1 steht ganz im Zeichen der Arbeit für die Schule und in der Schule. Das Programmkomitee hat die hier veröffentlichten 33 Arbeiten aus insgesamt 77 Einreichungen ausgewählt. Ich danke allen Beteiligten für den sehr konstruktiven Review-Prozess. Ich freue mich auf anregende Erkenntnisse und Diskussionen (nicht nur) im Rahmen der INFOS. Fachdidaktik der Informatik ist keine Einzelleistung, alle Lehrerinnen und Lehrer erweitern zusammen mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern an den Universitäten durch Unterrichtserfahrung, „best practice“ sowie gezielte Forschung unser Verständnis für die allgemeinbildende, begreifbare Informatik. Darmstadt, im September 2015 Jens Gallenbacher 1 Es sei legitim, das in der Informatik meistgebrauchte Zahlensystem zur Bestimmung „glatter“ Jubiläen zu nutzen… Programmkomitee Jens Gallenbacher, Darmstadt (Vorsitz) Gerhard Röhner, Dieburg (stellv. Vorsitz) Ira Diethelm, Oldenburg Leonore Dietrich, Heidelberg Michael Fothe, Jena Steffen Friedrich, Dresden Lutz Hellmig, Rostock Tino Hempel, Ribnitz-Damgarten Henry Herper, Magdeburg Peter Hubwieser, München Alexander Hug, Koblenz Maria Knobelsdorf, Berlin Johannes Magenheim, Paderborn Peter Micheuz, Klagenfurt Jürgen Poloczek, Frankfurt Ralf Romeike, Erlangen Nicole Schweikardt, Berlin Monika Seiffert, Hamburg Kerstin Strecker, Göttingen Jan Vahrenhold, Münster Helmut Witten, Berlin Organisationsteam Dominik Heun, Darmstadt Wiebke Kothe, Darmstadt Inhaltsverzeichnis Der besondere Charme der INFOS liegt im Spannungsfeld zwischen fachdidaktischer Forschung und schulischer Praxis. Beide Aspekte sind essentiell und profizieren maximal voneinander. Dieser Tagungsband reflektiert das durch die gleichberechtigte, alphabetische Reihung nach den Nachnamen der Erstautoren. Die Forschungsbeiträge, Praxisbeiträge und Ausarbeitungen zu Workshops sind dabei mit (F), (P) und (W) gekennzeichnet. Peter Arnold, Michael Rudolph, Holger Rohland (P) E-Learning vor Präsenzveranstaltung – eine „Flipped-Vorlesung“ in der Lehrerausbildung der TU Dresden ............................................................................... 13 David Baumgärtel, Christopher Bednorz, Bastian Boger, Leonore Dietrich, Jan Hofmann, Hannes Koderisch, Anna Pössniker, Oliver Schuppe (P) Lichtharfe - ein interdisziplinäres Unterrichtsprojekt ............................................ 23 Bettina Berendt, Gebhard Dettmar, Bernhard Esslinger, Andreas Gramm, Andreas Grillenberger, Alexander Hug, Helmut Witten (W) Datenschutz im 21. Jahrhundert - Ist Schutz der Privatsphäre (noch) möglich? .. 33 Nadine Bergner, Ulrik Schroeder (F) Informatik Enlightened - Informatik (neu) beleuchtet dank Physical Computing mit Arduino.................................................................................................................... 43 Alexander Best, Sarah Marggraf (F) Das Bild der Informatik von Sachunterrichtslehrern – Erste Ergebnisse einer Umfrage an Grundschulen im Regierungsbezirk Münster............................................ 53 Peter Brichzin (P) Agile Softwareentwicklung - Erfahrungsbericht eines Oberstufenprojekts im Wahlpflichtunterricht .................................................................................................... 63 Peter Brichzin, Thomas Rau (W) Repositories zur Unterstützung von kollaborativen Arbeiten in Softwareprojekten ......................................................................................................... 73 Leonore Dietrich, Andreas Gramm, Petra Kastl, Ralf Romeike (P) Ein Bild vom Wesen der Softwareentwicklung: Erfahrungen aus zwei agilen Projekten ....................................................................................................................... 83 Patrick Dyrauf (P) Einstieg in das Thema Datenkollision am Beispiel des ALOHA-Protokolls .......... 93 Jens Gallenbacher, Karola Gose, Dominik Heun (P) Gestrandet auf der Schatzinsel - Schätze heben mit Informatik in der Grundschule ................................................................................................................. 101 Jens Gallenbacher, Dominik Heun, Wiebke Kothe (P) Jubel, Trubel, Informatik - Ein Schülerworkshop für den Klassenraum ............... 111 Stefanie Gaßmann, Henry Herper (W) Persönliche Lernumgebungen – ein Beitrag zur Individualisierung des Lernens ......................................................................................................................... 119 Andreas Grillenberger, Ralf Romeike (F) Big Data im Informatikunterricht: Motivation und Umsetzung ............................. 125 Andreas Grillenberger, Ralf Romeike (P) Big-Data-Analyse im Informatikunterricht mit Datenstromsystemen: Ein Unterrichtsbeispiel ....................................................................................................... 135 Lutz Hellmig, Tino Hempel (P) Benutzen -- Analysieren -- Gestalten -- Verankern als didaktische Schrittfolge im Informatikunterricht ................................................................................................ 145 Martin Hennecke (F) Modellvorstellungen zum Aufbau des Internets ..................................................... 155 Henry Herper, Volkmar Hinz, Philipp Schüßler (W) Projektarbeit im Informatikunterricht - Bau und Anwendung eines 3D-Druckers ................................................................................................................. 165 Stefanie Jäckel (W) Schüler für Fachthemen interessieren und motivieren – Informatikunterricht im Fokus ..................................................................................... 171 Irina Janzen, Marco Thomas, Angélica Yomayuza (F) Wahlverhalten zum Schulfach Informatik in der SI ................................................ 181 Petra Kastl, Silva März, Ralf Romeike (P) Agile Softwareentwicklung im Informatikunterricht - Ein Best-Practice-Beispiel am Spiel „Pengu“ ........................................................................................................ 191 Petra Kastl, Ralf Romeike (F) Entwicklung eines agilen Frameworks für Projektunterricht mit Design-Based Research................................................................................................. 201 Lennard Kerber, Petra Kastl, Ralf Romeike (P) Agiler Informatikunterricht als Anfangsunterricht ................................................ 211 Ulrich Kiesmüller, Petra Kastl, Ralf Romeike (P) Ganzjähriger Projektunterricht mit agilem Framework ........................................ 219 Ulrike Klein (P) Automatox: Ein Spiel für den Informatikunterricht ................................................ 229 Urs Lautebach (W) Vom Gatter zum Compiler: Im Unterricht durch sieben Abtraktionsebenen ........ 239 Mareen Przybylla, Ralf Romeike (P) Concept-Maps als Mittel zur Visualisierung des Lernzuwachses in einem Physical-Computing-Projekt ........................................................................................ 247 Hanno Schauer (F) Prozessorientierte Software-Entwicklung im Informatikunterricht ........................ 257 Giovanni Serafini (W) Programmierunterricht für Kinder und deren Lehrpersonen: Unterrichtsmaterialien, didaktische Herausforderungen und konkrete Erfahrungen . 267 Daniel Spittank (W) Mobiles Programmieren mit Android und Python im Informatikunterricht ......... 273 Peer Stechert (P) Ein RFID-Projekt in der Fachinformatiker-Ausbildung unter Berücksichtigung von Threads, Software-Reviews und der Methode Webquest ...................................... 283 Kerstin Strecker (P) Grafische Programmiersprachen im Abitur .......................................................... 293 Katharina Weiß, Torben Volkmann, Michael Herczeg (P) Das Kreativlabor als generationsverbindendes Angebot im Bereich der praktischen Informatik ................................................................................................. 301 Daniel Wunderlich (W) Punkt, Punkt, Semikolon, Strich – Grafikorientierte Einführung in die Programmierung mit Processing ................................................................................. 309
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