Fachtagung 2011 - Informatik unplugged in der Schule

ab 8:30 Uhr

Ankunft

09:00

Begrüßung

09:30

1. Hauptvortrag: Jens Gallenbacher

Informatik - unplugged und allgemeinbildend

10:30

Pause

11:00

Workshops zum Informatik-Unterricht I

12:30

Mittagspause, darin Mitgliederversammlung der SH-HILL

14:00

2. Hauptvortrag: Uwe Rohwedder

Wikipedia Schulprojekt

Schüler sehen in der Online-Enzyklopädie meist ein zeitsparendes und kostenloses Angebot zur Wissensbeschaffung. Lehrer müssen sich immer wieder mit unkritischer Verwendung von Wikipedia-Inhalten und Plagiarismus auseinandersetzen. Das Wikipedia-Schulprojekt von Wikimedia Deutschland setzt an diesem Problem an und bietet interessierten Schulen Unterstützung bei der Klärung offener Fragen:

• Wie funktioniert Wikipedia?
• Wer stellt die Qualität des Projektes und seiner Inhalte sicher?
• Wie erkennt man Mängel in Artikeln?
• Wie geht man als Lehrer mit Wikipedia um?
• Wie können Schüler sinnvoll mit Wikipedia arbeiten?

15:00

Pause mit Tee und Kaffee

15:30

Workshops zum Informatik-Unterricht II

17:00

Ende der Veranstaltung

Magische Informatik

Viele empfinden Informatik als Hexerei, hier wird gezeigt, wie bezaubernd sie ist. Lernen Sie Kartentricks als motivierende Einstiege für den Informatikunterricht kennen.

Immer wieder begeistern Mentalisten mit Gedankenlese- und Vorhersagekunststücken ihr Publikum. Viele der hierbei gezeigten Kartentricks beruhen auf Prinzipien der Informatik oder lassen sich z. B. mit Hilfe von Algorithmen aus der Informatik hinsichtlich Ihrer Funktionsweise erläutern. Im Workshop werden „Mentalisten-Kunststücke“ gezeigt, deren Hintergrund verschiedenen Bereichen der Informatik entstammt. Die Bandbreite erstreckt sich hierbei von Grundlagen des binären Zahlensystems, über Algorithmen und Beweistechniken für deren Korrektheit bis hin zu Nachrichtenübermittlung und Software-Engineering. Die Teilnehmenden erhalten sowohl eine Erläuterung der Funktionsweise der Tricks als auch Hinweise zur effektvollen Aufführung. Jeder studiert während des Workshops ein bis zwei Kartenkunststücke selbst ein und kann deren Aufführung auch gleich erproben. Zu allen einstudierten Tricks werden ausführlich die Hintergründe aus dem Bereich der Informatik erläutert und Einsatzmöglichkeiten für verschiedene Themengebiete des Informatikunterrichts aufgezeigt. Alle Kartenkunststücke eignen sich sowohl als motivierende Unterrichtseinstiege als auch zur Vertiefung bestimmter Lerninhalte.

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Spielerisch erfahren wie das Internet funktioniert

Um schon frühzeitig bei Kindern Interesse an der Informatik zu wecken und ein Grundverständnis für die Informationsverarbeitung mit Computern zu schaffen, richtet sich dieses Angebot besonders an Lehrkräfte an Grundschulen (Klasse 3-6). Ein Einsatz der Stunde in der Sekundarstufe I im Themen Bereich Netze/Netzwerke ist durchaus denkbar und sinnvoll.

In einem Planspiel werden mit den Kindern die wesentlichen Schritte der Kommunikation im Internet durchgespielt. Sie verstehen hierbei, wie das Internet aufgebaut ist und nach welchen Funktionsprinzipien die Teile zusammenwirken. Dabei werden die Begriffe Client, Routen, Provider, Server, Cache/Proxy und DNS anschaulich dargestellt und deren Funktion erklärt. Die Schülerinnen und Schüler erfahren so, dass Informatik nicht nur aus dem Programmieren von Computern und Robotern besteht, sondern viel mit den Konzepten dahinter zu tun hat.

Das Material zur Unterrichtsstunde kann unter begeistern.fuer.informatik.uni-oldenburg.de heruntergeladen werden.

Brettspiel "Wie funktioniert das Internet"

An der RWTH Aachen wurde im Team von Prof. Wehrle ein Brettspiel für Kinder entwickelt, das für schulische wie private Zwecke kostenlos heruntergeladen werden kann (Registrierung erforderlich).

Aufgabe ist es, Webseiten zu laden, d. h. einzelne Elemente der Seiten müssen über das Internet (Deutschlandkarte mit Knotenpunkten) angefordert und im Browser zusammengesetzt werden. Kindern und interessierten Laien wird so spielend die Funktionsweise des Internets nähergebracht (ds.informatik.rwth-aachen.de/research/projects/internet-spiel):

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Arduino: Lilypads

Mit den Lilypads lassen sich auf einfache Weise eigene interaktive Dinge herstellen. Die gesamte Elektronik incl. Sensoren und Aktoren lässt sich leicht in Kleidung oder andere Gegenstände integrieren. Im Workshop werden Unterrichtsergebnisse gezeigt und es gibt Gelegenheit, die Hard- und Software auszuprobieren.

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PicoCrickets als Zugang zur Informatik in der Grundschule

Mit dem zunehmenden Einsatz neuer Medien in der Grundschule stellt sich die Frage nach Ansätzen für eine altersgemäße frühe informatische Bildung.

In diesem Workshop werden PicoCrickets im Kontext von Robotik als gestalterischer Zugang zur Informatik diskutiert. Erste Erfahrungen des Einsatzes in der Grundschule werden dargestellt und PicoCrickets
ausprobiert.

Ggf. kann in einem zweiten Teil der Einsatz von Arduino thematisiert werden. Arduino ist eine aus verschiedenen Bausteinen bestehenden Physical-Computing-Plattform, die sich u.a. mit der Kinder-Programmiersprache Scratch programmieren lässt.

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CrossRoads - die Straßenkreuzung, die es in sich hat

Ein anwendungsorientierter Einstieg in das Programmieren in der Sek. I

Das Modell beinhaltet eine Straßenkreuzung mit 4 Verkehrsampeln, 8 Fußgängerampeln, Eingängen zum Abfragen der Fußgängertaster, Magnetsensoren in der Fahrbahn (Kanaldeckel), die auf das Magnetauto reagieren und einen Analogsensor für die Helligkeit. Es bietet ein breites Spektrum an Programmierungsmöglichkeiten mit großem Realitätsbezug. Durch das eingebaute USB-Interface werden keine weiteren Komponenten, wie Netzgerät oder Interface, benötigt: plug & learn lautet die Devise, denn die Stromversorgung des knapp A4 großen Modells erfolgt direkt über die USB-Schnittstelle.

Durch diese Ausstattung kann das Modell sowohl für den Einstieg in die Informatik, als auch für anspruchsvollere Aufgaben verwendet werden. Von der einfachen bedarfsgerechten Ampelsteuerung für Fußgänger bis zum Erkennen von Geschwindigkeitsübertretungen und Rotsündern reicht die Palette der Möglichkeiten. Zur Anzeige des verkehrswidrigen Verhaltens gibt es eine rote Blitz-LED (Radarkasten).

Das Modell kann optimal mit der Software RoboPro von fischertechnik programmiert werden. Mittels einer Windows-Library kann die CrossRoads auch mit anderen gängigen Programmiersprachen wie Java, Delphi, Python oder Scratch unter Windows gesteuert werden (Linux / Macintosh in Vorbereitung).

In diesem Workshop wird zunächst eine vollständige und mehrfach erprobte Unterrichtseinheit zur Einführung in das Programmieren aufgezeigt. Anschließend werden die TeilnehmerInnen Gelegenheit haben, fertige Programmabläufe mit den Modellen an Notebookarbeitsplätzen zu analysieren und eigene Programme zu entwickeln.

Es gibt umfangreiche Handreichungen und Beispielprogramme für die Umsetzung im Unterricht, in digitaler Form zum Mitnehmen im Workshop und auch zum späteren Download im Internet.

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Meine Daten kriegt Ihr nicht!

In diesem Workshop wird eine vollständige Unterrichtseinheit etwa um den Jahrgang 7 herum von etwa 12 Unterrichtsstunden vorgestellt und praktisch durchgeführt. Die Teilnehmer - also im späteren Unterricht die Schüler - werden an zwei praktischen Beispielen Internet-Recherchen zu fiktiven und realen Personen durchführen und dabei auch peinliche - also schützenswerte - Informationen erfahren.

An diese praktischen Arbeiten werden sich jeweils Reflexionsphasen anschließen, zentrale Fragen und Arbeitsaufträge werden genannt und die Erfahrungen aus einem Unterrichtsversuch der Gesamtschule Walddörfer fließen dort ein.Unterstützt wird die Präsenation durch TV-Berichte über das Pilotprojekt sowie durch geeignete Einstiegsfilme.

Im Workshop wird zudem auf die gesamte Vorbereitung (Herstellen fiktiver Personen im Internet, Einrichten eines fiktiven Internets, Vorbereitung der Schüler-Leitfäden) eingegangen und praktisch vorgestellt.
Mit den Teilnehmern müssen weiterhin zwei zentrale Fragen diskutiert werden:

• "Keine realen Daten aus dem realen Internet", daher nur fiktive Daten aus dem realen Internet oder nur reale Daten aus dem fiktiven Internet?!

• "… nicht alle Angaben müssen stimmen …" - Grundproblem der Ehrlichkeit und Wahrhaftigkeit: Widerspruch zwischen Erziehungsauftrag der Schule und Notwendigkeit des Datenschutzes ?!

Für die gesamte Unterrichtseinheit wird eine Handreichung vorgelegt, die in Kooperation mit dem Hamburgischen Datenschutzbeauftragten, dem Landesinstitut sowie der Universität Hamburg entwickelt wurde.

Simulation mit Greenfoot

Die didaktische Java-Entwicklungsumgebung Greenfoot nicht nur hervorragend geeignet, in die objektorientierte Programmierung einzuführen, sondern ist zugleich auch ein Framework für einfache grafische (2D-)Simulationen oder Spiele. Dabei ist es insbesondere möglich, Objekte interaktiv zu erzeugen, Objektzustände zu inspizieren und Werte von Attributen zu ändern, ohne programmieren zu müssen.

In Greenfoot lassen sich sehr schnell einfache Projekte (sog. Szenarien) erstellen, jedoch ist es aufgrund der Verwendung der Programmiersprache Java ohne weiteres möglich, beliebig komplexe Systeme zu entwickeln. Eine Aufgabe von Informatiklehrerinnen und -lehrern, die Greenfoot in ihrem Unterricht verwenden wollen, besteht darin, Greenfoot-Szenarien vorzubereiten, welche als Lernumgebungen im Unterreicht eingesetzt werden können. Dies ist mit einem System wie Greenfoot, das auch Lehrenden einfach "Spaß" macht, zwar möglich, jedoch relativ aufwendig. Abhilfe schafft hier der "Greenroom" unter www.greenfoot.org, in dem Lehrende Materialien zu Greenfoot austauschen können. Die Materialauswahl wächst, jedoch sind weitere Ideen -- gerade zum Thema "Modellierung und Simulation" -- wünschenswert, die nicht nur auf die "verspielte" Seite von Greenfoot setzen.

An der Universität Hamburg wurde von Studierenden im Rahmen eines Projektseminars ein Greenfoot-Szenario mit einer Gepäckförderanlage eines stark vereinfachten Flughafens entwickelt, das für den Projektunterricht in der Mittelstufe und der Oberstufe genutzt wurde. Die Eigenschaften von Greenfoot sind hierbei von besonderer Bedeutung, da es nun ohne weiteres möglich ist, aus einzelnen Gepäcklaufband-Elementen eine Sortieranlage aufzubauen. So erfordern die ersten Aufgaben keine Programmierung, sind aber dennoch nicht ganz einfach...

Prof. Hans-Dieter Kübler, Uwe Debacher und Studierende

Netzdurchblick.de

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movingart

In diesem Workshop wird das movingart-Projekt vorgestellt.

„movingart – Bilder lernen laufen“ ist ein Unterrichtsprojekt in Schleswig-Holstein, das dazu anregen möchte, im Kunst- und/oder Informatikunterricht der Sekundarstufe I die Software Scratch einzusetzen, wenn Computeranimationen, interaktive Geschichten oder einfache Computerspiele erstellt werden sollen. Es handelt sich also um ein Projekt, das Informatik und Kunst zusammenführen möchte. Als Anreiz für die Nutzung von Scratch im Unterricht ist ein Computeranimationen-Wettbewerb für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I fester Bestandteil des Projekts.

Im Workshop wird sowohl die dem Projekt zugrunde liegende Unterrichtseinheit, unterrichtliche Erfahrungen und Wettbewerbsergebnisse der Schülerinnen und Schüler vorgestellt.  Ggf. können einzelne Aspekte der Unterrichtseinheit praktisch am Rechner durchgeführt werden.

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Modellieren mit Consideo, Schwerpunkt qualitativ

Vernetztes Denken ist Studien wie PISA oder der Bertelsmannstiftung mit der Boston Consulting Group zusammen zufolge die Schlüsselkompetenz der Zukunft. Allerdings können wir Menschen nur das dynamische Zusammenspiel von nicht mehr als 4 Faktoren ohne Hilfsmittel überblicken. Um nun Vernetztes Denken dennoch gerade auch den Nachwuchsentscheidern zu vermitteln, bietet die Consideo GmbH ihr preisgekröntes Werkzeug zur Visuallisierung und Analyse von Zusammenhängen den Schulen kostenlos an. Knapp 300 Schulen und Universitäten weltweit - in Bayern beispielsweise alle Wirtschaftsgymnasien - setzen die Software MODELER bereits ein. Auf der Fachtagung für InformatiklehrerInnen stellt Consideo in 90 Minuten die Einfachheit des Modelns vor. Die Wirkung für das Lernen ist enorm. SchülerInnen müssen nicht mehr vorgegebene Zusammenhänge auswändig lernen, sondern können diese in den unterschiedlichsten Fächern selbst erarbeiten und lebhaft diskutieren.

Infos zum MODELER: www.consideo-modeler.de

Bücher zum Thema: www.modelst-du-schon.de

Flyer zum MODELER: www.consideo-modeler.de/downloads/MODELERZielgruppen.pdf

Flyer zu Projektwochen an Schulen: www.consideo-modeler.de/downloads/MODELERSchulprojekt.pdf

Sek I/II

Netzwerksimulation mit FILIUS 

Rechnernetze und das Thema Internet sind bereits durch die Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe I der GI legitimierte Unterrichtsinhalte. FILIUS steht für "Freie Interaktive Lernsoftware zu Internetworking der Universität Siegen". Die Lernsoftware wird seit 2007 kontinuierlich weiterentwickelt, um handlungsorientierten Unterricht zu ermöglichen.
In diesem Workshop werden in der Software Rechnernetze zu folgenden Themen aufgebaut und simuliert:
Webserver, DNS, TCP-IP-Protokollstapel, Mail-Server, peer2peer-Dateiaustausch und das Verbinden zweier Netze über einen Vermittlungsrechner (Router).

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Als die Klingeltöne noch monophon waren...

An einem praktischen Beispiel zur Entwicklung eines Interpreters für eine einfache Musiksprache wird die Einführung in das Themengebiet "Formale Sprachen und Automaten" mit der Lernumgebung AtoCC aufgezeigt. Durch die unmittelbare Kombination aus Theorie und Praxis werden die meist als "trocken" wahrgenommen Lerninhalte aus der Theoretischen Informatik für den Schulunterricht in der Sekundarstufe II attraktiv aufbereitet. 

Sven Alisch, Hamburg

OOP/OOM mit Java Webtoolkit JWt (witty)

Die objektorientierte Modellierung und Programmierung ist ein zentraler Bestandteil in der Oberstufe. In
der Regel kommen dabei Java Frameworks (Rahmenwerke, Programmierbibliotheken) wie z.B. Swing oder SWT zum Einsatz. Alles Frameworks, deren Ziel die Erzeugung einer standardisierten Desktopapplikation ist.
Mittlerweile sind es jedoch Webapplikationen die uns im alltäglichen Arbeiten begegnen. Facebook, GMX,
Microsoft Office Online sind z.B. beliebte Vertreter dieser Webapplikationen. Unsere Schülerinnen und
Schüler kennen und benutzen sie. Müssen wir nun eine neue Programmiersprache einführen um zeitgemäß zu
sein? NEIN! Keine neue Programmiersprache! Sondern einfach nur das Framework wechseln. Weg von Swing und
SWT und hin zu Frameworks wie z.B. JWt.
JWt ist ein Framework, dass aus einer gewöhnlichen Java-Anwendung, eine Webanwendung macht. Ohne! das
neue Techniken vermittelt werden müssen. Man programmiert im Grunde damit eine Java-Applikation, die sich
nach dem Kompilieren und Starten wie eine Webanwendung verhält und sich über einen beliebigen Browser
bedienen lässt! Damit lassen sich OOM und OOP-Techniken nach wie vor vermitteln und zeitgemäße
Anwendungen die online laufen erstellen. Teilweise können ganze bestehenden Anwendungen 1:1 übertragen
und als moderne Webapplikation benutzen.
Ich möchte Ihnen im Rahmen dieses Workshops zum einen meine Unterrichtseinheit vorstellen und zum anderen
einen Einblick in die interessante Welt der Webapplikationen eröffnen. Sie entwickeln im Rahmen dieses
Workshops ebenfalls eine kleine Webapplikation mit dem Framework JWt. Mehr Informationen zum Thema
erhalten Sie unter: www.webtoolkit.eu/jwt.

BYOB - Scratch für Fortgeschrittene

Erste grafische Programmiersprachen haben heute den gleichen Funktionsumfang wie textuelle - nicht nur für Spezialgebiete. Damit besteht die Möglichkeit, die Implementierung von der Codierung zu trennen, weil grafische
Programmiersprachen Syntaxfehler nicht zulassen. Ein großer Teil der Anfängerprobleme entfällt damit.

Im Workshop wird BYOB (build your own blocks) benutzt, das die Scratch-Oberfläche nutzt, aber eine sehr starke Erweiterung darstellt, die auch für Anfängerkurse in den Universitäten nutzbar ist. Der algorithmische Teil typischer Oberstufenkurse lässt sich damit vollständig realisieren.

Der Workshop gliedert sich in eine Einführung in BYOB sowie einen praktischen Teil.

Der Workshop bezieht sich auf den Informatikunterricht ab Klasse 10 (Sek.II).

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Ohne Computer, nur mit Stift und Papier - Informatik spielend entdecken

Die Teilnehmer des Workshops „Ohne Computer, nur mit Stift und Papier - Informatik spielend entdecken“ werden einen aus Neuseeland stammenden Ansatz, informatische Inhalte ohne Informatiksysteme zu vermitteln, kennenlernen.
Der Schwerpunkt des Workshops wird dabei auf der Verwendung einzelner Module aus dem Buch „Computer Science Unplugged“ liegen. Mit Hilfe dieses Materials soll Lernenden die Möglichkeit eröffnet werden, losgelöst von Informatiksystemen, grundlegende informatische Inhalte zu entdecken. Dabei „erleben“ die Lernenden viele Inhalte, indem sie selbst Teil des informatischen Problems werden und in spielerisch angeleiteten Sequenzen in unterschiedlichen Arbeitsformen interagieren.
Die Autoren des Buches "Computer Science Unplugged", Tim Bell, Ian H. Witten und Mike Fellows möchten mit diesem Material zum einen bereits jungen Lernenden einen Einblick in die Informatik geben und zum anderen die Vorstellung „Informatiker arbeiten nur mit dem Computer“ korrigieren.
Neben einer theoretischen Vorstellung der grundsätzlichen Idee, die das Material verfolgt, werden die Teilnehmer in diesem Workshop verschiedene Module selbst erproben und mögliche Einsatzbereiche diskutieren. Abschließend wird die Referentin von Erfahrungen beim Einsatz des Materials in verschiedenen Klassenstufen berichten.