Informatische Grundbildung

InformatischeGrundbildung

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Seminar TEL, Maria Grandl 1

Maria Grandl

Technische Universität Graz

INFORMATISCHE GRUNDBILDUNG

Seminar Technology Enhanced Learning

11.12.2017

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/




Ergebnisse der (Literatur-)Recherche

USA Australien

http://www.medienimpulse.at/articles/view/1069?navi=1

Medienimpulse Ausgabe 2/2017

INFORMATISCHE GRUNDBILDUNG IM LÄNDERVERGLEICH






WAS IST INFORMATISCHE BILDUNG?

Abbildung 1: „Das Gebäude der informatischen Bildung“Quelle: Hasler Stiftung (2013): Informatik im Lehrplan 21. Ein grundsätzlicher Positionsbezug zum Wohl und Nutzen des Denk- und Werkplatzes Schweiz, online unter: http://fit-in-it.ch/sites/default/files/downloads/dok_2013-06-20_informatik_im_lehrplan_21.pdf (letzter Zugriff: 05.05.2017).





„Europe cannot afford to miss the boat“Informatics Europe/ACM Europe (2013): Informatics education: Europe cannot afford to miss the boat. Report of the joint Informatics Europe & ACM Europe Working Group on Informatics Education, online unter: http://www.informatics-europe.org/images/documents/informatics-education-acm-ie.pdf (letzter Zugriff: 05.05.2017).

„Not offering appropriate informatics education means thatEurope is harming its new generation of citizens,

educationally and economically “Informatics Europe/ACM Europe (2013): Informatics education: Europe cannot afford to miss the boat. Report of the joint Informatics Europe & ACM Europe Working Group on Informatics Education, online unter: http://www.informatics-europe.org/images/documents/informatics-education-acm-ie.pdf (letzter Zugriff: 05.05.2017).

Empfehlung für ein eigenständiges, verpflichtendes Unterrichtsfach Informatik in nahezu allen Schulstufen


http://www.informatics-europe.org/images/documents/informatics-education-acm-ie.pdf

http://www.informatics-europe.org/images/documents/informatics-education-acm-ie.pdf




Sekundarstufe 1 Sekundarstufe 2Volksschule

Unterrichtsprinzip„Medienerziehung“

Unterrichtsfach „Coding“

unverbindliche Übung

ab SJ 2018/19:verbindliche Übung

„Digitale Grundbildung“

2-stündiger Pflichtgegenstand„Informatik“ in der

9. Schulstufe

Wahlpflichtfach

fächerintegrativ

ÖSTERREICH

Inhaltsbereich Computational Thinking„Mit Algorithmen arbeiten“

„Einfache Programme erstellen“„Kreative Nutzung von Programmiersprachen“





große Unterschiede in der Angebotsstruktur der einzelnen Bundesländer und Schulformen

DEUTSCHLAND

„Calliope Mini“

https://www.calliope.cc/

„Unsere Mission ist es, jedem Schulkind in Deutschland ab der 3. Klasse einen spielerischen Zugang zur digitalen Welt zu ermöglichen.“

„Wir wollen aber nicht nur Schüler/innen, sondern auch Lehrer/innen und das Bildungs-System erreichen, um langfristig mehr digitale Inhalte an den Schulen zu vermitteln und dies in den Lehrplänen dauerhaft zu verankern.“

Vorlage

„BBC micro:bit“





seit 2014: einstündiger Pflichtgegenstand „Computing“ an den staatlichen Schulen

ENGLAND

ab Key Stage 1 (5 Jahre) Inhaltsbereiche

Computer Science

Information Technology

Digital Literacy

bis Key Stage 4 (16 Jahre)

„[All pupils] can understand and apply the fundamental principles and concepts of computerscience, including abstraction, logic, algorithms and data representation (CS)“

„[All pupils] can analyse problems in computational terms, and have repeated practicalexperience of writing computer programs in order to solve such problems (CS)“





verpflichtendes Unterrichtsfach

SLOWAKEI/POLEN

Primarstufe - Oberstufe

EINIGE WEITERE EUROPÄISCHE LÄNDER

curriculare Maßnahmen zur Integration von Coding in den Informatikunterricht

Lehrplan 21

Modul „Medien und Informatik“

SCHWEIZ





Abbildung: Curriculare Integration von Coding nach Land und Schultyp Quelle: Screenshot der Tabelle „Integration by level of education“, (European Schoolnet 2015: 39)

Estland

Israel

Slowakei

UMFRAGEEUROPEAN SCHOOLNET

2015

21 Länder

CODING……the process ofdeveloping and implementingvarious sets ofinstructions to

enable a computerto perform a certaintask, solve problems, and provide human

interactivity.“





2016: „Computer Science For All“- Initiative

USA

Informatikunterricht im K-12-Bildungsbereich stärken und ausbauen

Weiterbildungsmaßnahmen für Lehrpersonen

Non-Profit-Organisationen (Code.org)

„More than nine in ten parents want CS taught at their child's school and yet, by some estimates, only a quarter of K-12 schools offer a CS course with programming included.“

The White House (2016): Obama's Computer Science for All Initiative Is Gaining Momentum, online unter https://cacm.acm.org/careers/207286-obamas-computer-science-for-all-initiative-is-gaining-momentum/fulltext (letzter Zugriff: 10.05.2017).

„Exploring Computer Science“, „Project Lead The Way (PLTW)“

AUSTRALIEN

„Design and Technologies“

„Digital Technologies“verpflichtend im gesamten F-10-Bildungsbereich





Quelle: http://www.medienimpulse.at/articles/view/1069?navi=1





AUSSERSCHULISCHE INITIATIVEN/ORGANISATIONEN


Educational Robotics

Makerspaces

FabLabs

Informatik-Labore für Kinder/SchülerInnen

„InfoSphere“ an der RWTH Aachen

http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de/

„Zukunftslabor MINT“ an der Hochschule Hannover

https://mint.hs-hannover.de/workshops-zukunftslabor/

„Code Club“

8000 Clubs in 80 Länder

„Laer Kidsa Koding“

Computer Science Education Week

Europe Code Week

CoderDojos

Workshops

Wettbewerbe

Hackathons

Beispiele


http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de/





„Zukunftslabor MINT“ an der Hochschule Hannover


„An einem außerschulischen Lernort unter professioneller Anleitung, mit neuester Technologie, unter realen Laborbedingungen,

erleben die Schülerinnen und Schüler praxisnah aktuelle MINT-Themen aus unseren MINT-Fakultäten!“

„Halbtägige Workshops für Schulklassen“ „Praxisorientierte Angebote“ „Ergänzung der Schulfächer Informatik, Physik,Technik, Chemie, Sachunterricht“ „Anknüpfung an Kerncurricula“ „Individueller Zuschnitt der Inhalte“

Primarstufe/Sekundarstufe 1/Sekundarstufe 2

weitere Angebote: MINT-Mentoring






https://youtu.be/ijhXs7TSY8E


https://youtu.be/ijhXs7TSY8E




Aktivitäten der TU Graz zur Förderung INFORMATISCHER BILDUNG





Verankerung der Informatik an Schulen unterstützen

Bereitstellung von offen lizenzierten Lehr- und Lernmaterialien

Entwicklung eines offenen Schulbuches für den Informatikunterricht

Fortbildungsangebote für Lehrende

Unterstützung von Schulprojekten (z.B. Einsatz von Ozobots)





Außerschulische Angebote

Verankerung von digitalen Kompetenzen im Lehramtscurriculum

Coding/Robotik-Workshops für Schüler/innen

Sommerkurse und Ferialpraktika für Mädchen

Online-Kursangebot auf iMooX.at

offene Labore

Sommerforschungswochen


http://www.imoox.at/




Ein offenes, digitales Schulbuch für den Informatikunterricht

Diplomarbeit (WS 2016/17) „Offen lizenzierte Lehr- und Lernunterlagen für den (Einsatz im) Informatikunterricht“

Forschungsfrage:Was macht ein innovatives Schulbuch für das Unterrichtsfach Informatik in der 9. Schulstufe einer allgemein bildenden höheren Schule aus?

angereichertes E-Book

konzipiert für die 9. Schulstufe AHS

erstellt mit der Autor(inn)en-Plattform ABC E-Books





Screen PoolPool

Pool

Screen

Screen

Screen

E-Book

Autor(inn)en-Plattform ABC E-Books

Erstellung und Veröffentlichung von E-Books und Präsentationsmaterialien

https://ebook.tugraz.at


https://ebook.tugraz.at/#!/page/start




Ein erster Entwurf

3 Themengebiete

Vernetzte Systeme

Grundlegender Aufbau und Funktionsweise des Computers

Computational Thinking





Erweiterung in Zusammenarbeit mit Lehramtsstudierenden

Verbindliche Übung Digitale Grundbildung – Sekundarstufe 1

BetriebssystemeInformationssicherheit und verantwortungsvolle Mediennutzung

Produktion und Evaluierung von WebinhaltenDer Job von morgen – Informatik

…





Themengebiet

Unit 1Unit 2 Unit 3

Vorbereitung

Hinweise zur Durchführung

Präsentationsmaterial

Lehr-/Lernziele - digi.komp12-KompetenzmodellLehrplan – verbindliche Übung „Digitale Grundbildung“





Vernetzte Systeme

Unit 1

Aufbau der Einheit

Unit 2

Aufbau der Einheit

Unit 3

Aufbau der Einheit

Grundlegender Aufbau und Funktionsweise des Computers

Internet oder World Wide Web? Ist das nicht dasselbe?

Quiz und Nachbesprechung

Was passiert, wenn ich auf einen Link klicke?

Gruppenarbeit, Video, Spiel

Das Internet – Geschichte, Technik, Dienste und Sicherheitsaspekte

Erstellung von Präsentationen und Lernmaterialien in Gruppen, Vortragen der erstellten Präsentationen

Unit 1

Aufbau der Einheit

Unit 2

Aufbau der Einheit

Unit 3

Aufbau der Einheit

Strom an und Strom aus ODER Wie sieht die Welt in Einsen und Nullen aus?

Unterrichtsgespräch mit Übungsphasen

Das Geheimnis der Blackbox oder wie der Computer funktioniert.

Video, Quiz, „Brettspiel“, Arbeitsblatt

Von der Theorie in die Praxis: Physical Computing mit dem Raspberry Pi und Pocket Code

Einführendes Video, MOOC (optional), Video-Tutorials

Computational Thinking
































Seminar TEL, Maria Grandl

• ausgewählte Lernvideos

31






• interaktive Übungen

32







• Spiele• Brettspiel Execute-Fetch

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Eingabe

AusgabePermanentspeicher

z.B. Festplatte

Bus

Hauptspeicher =

Arbeitsspeicher

CPURechenwerk = ALU

Steuerwerk

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• Spiele

• Arbeitsaufträge- und Anleitungen für Gruppenarbeiten

37







• Spiele


• Verlinkungen auf externe Materialien/OER

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• Spiele


• Verlinkungen auf externe Materialien/OER

• Einsatz von Audience-Response-Systemen

feedbackr ©

Kahoot ©

Socrative © Plickers © Answergarden ©

39





Lizenzvereinbarung

40





PDFEPUB

Offline-HTML

Zugänglichkeit

https://ebook.tugraz.at/ Öffentliche E-Books

Verschiedene Formate

Bewerbung über die Website:https://learninglab.tugraz.at/informatischegrundbildung/


https://ebook.tugraz.at/

https://learninglab.tugraz.at/informatischegrundbildung/




Unterstützung von Planung und Durchführung des Unterrichts

fachdidaktische Interpretation des Lehrplans

sinnvoller Einsatz neuer Technologien

digitale Verfügbarkeit

Integration von multimedialen und interaktiven Elementen

freie Zugänglichkeit

Möglichkeit zur Anpassung, Erweiterung

abwechslungsreiche, kreative Wege zur Vermittlung informatischer Inhalte

Was macht ein innovatives Informatik-Schulbuch aus?






Website

Administration: Maria Grandl

Sammlung von Aktivitäten und Unterrichtsmaterialien zur Förderung informatischer Bildung



https://online.tugraz.at/tug_online/visitenkarte.show_vcard?pPersonenId=38C7E8F9CDEA7883&pPersonenGruppe=3




BIBER DER INFORMATIKhttps://www.ocg.at/de/biber-der-informatik


https://www.ocg.at/de/biber-der-informatik




Wettbewerb

2er-Teams

4 Aufgaben

So viele Aufgaben wie möglich - 15 Minuten Zeit

leicht mittel schwer

RichtigeAntwort 6 9 12

FalscheAntwort -2 -3 -4





Nachbesprechung

Welche(s) informatische(n) Konzept(e) werden vermittelt?





Calliope mini

…ein spielerischer Zugang zur digitalen Welt





Die Initiative

„Unsere Mission ist es, jedem Schulkind in Deutschland ab der 3. Klasse einen spielerischen Zugang zur digitalen Welt zu ermöglichen.“ (Calliope GmbH, 2017)

langfristig mehr digitale Inhalte an den Schulen vermitteln

dauerhafte Verankerung in den Lehrplänen

besser „ausgebildete“ Schulabgänger/innen

kritische Benutzer/innen

Calliope GmbH (2017): http://calliope.cc/idee/mission (23.11.2017)

gemeinnützige GmbH, Unterstützung von Unternehmen/Stiftungen


http://calliope.cc/idee/mission




„16.000 haben wir verteilt, 25.000 produziert.“ (Joost, 2017)

Joost (2017): http://www.zeit.de/digital/internet/2017-11/calliope-mini-platine-grundschule-bilanz-gesche-joost?xing_share=news

http://www.calliope.cc/schulen/pilotphase

Pilotphase


http://www.zeit.de/digital/internet/2017-11/calliope-mini-platine-grundschule-bilanz-gesche-joost?xing_share=news

http://www.calliope.cc/schulen/pilotphase



Abbildung: https://calliope.cc/editor (letzter Aufruf: 28.09.2017), © 2017 Calliope gGmbH

CALLIOPE MINI

LAGESENSOR

LAUTSPRECHER

RGB LED

KNOPF A

25 LEDs

RESET-KNOPF

TEMPERATURSENSOR

KNOPF B

LICHTSENSOR

MIKROPHON

MIKRO-CONTROLLER

BLUETOOTH



https://calliope.cc/editor




Abbildung: Übersicht Editoren, Screenshot http://calliope.cc/los-geht-s/editor (21.11.2017)

CALLIOPE MINI EDITOR

Entwicklungsumgebungen (Editoren)

PXT (Microsoft)

Open Roberta Lab (Fraunhofer)

Programmiersprache NEPO

Open-Source

Volksschule

https://miniedit.calliope.cc/

Abbildung: Screenshot der Benutzeroberfläche, https://miniedit.calliope.cc/ (22.11.2017)

JavaScriptblockbasierte Programmiersprache


http://calliope.cc/los-geht-s/editor






Lehr- und LernmaterialienÜbersicht: http://calliope.cc/schulen/schulmaterial

Schülerheft

https://www.amazon.de/Das-Calliope-Buch-Spannende-Bastelprojekte-Calliope-Mini-Board/dp/3864904684/ref=sr_1_fkmr1_2?ie=UTF8&qid=1511344127&sr=8-2-fkmr1&keywords=Coding+mit+dem+calliope+mini

PDF-Datei (kostenlos)

gedruckt

https://www.cornelsen.de/calliope/

Lehrerhandreichung

OER

https://appcamps.de/2017/09/01/ueberblick-calliope-mini-unterlagen/

weitere Übersicht


http://calliope.cc/schulen/schulmaterial

https://www.amazon.de/Das-Calliope-Buch-Spannende-Bastelprojekte-Calliope-Mini-Board/dp/3864904684/ref=sr_1_fkmr1_2?ie=UTF8&qid=1511344127&sr=8-2-fkmr1&keywords=Coding+mit+dem+calliope+mini


https://appcamps.de/2017/09/01/ueberblick-calliope-mini-unterlagen/




Vergleich

BBC Microbit Raspberry PiArduino

Abbildung: Arduino Uno, Screenshot https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3(22.11.2017)

Abbildung: Raspberry Pi 3, Screenshot https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b/ (22.11.2017)

Abbildung: BBC Microbit, Vorder- und Rückseite, Screenshot http://microbit.org/de/guide/(22.11.2017)


https://store.arduino.cc/arduino-uno-rev3

https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b/

http://microbit.org/de/guide/



Seminar TEL, Maria Grandl54

Bestellung

https://www.amazon.de/CALLIOPE-mini-dunkelblau/dp/B073QW74PP/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1511340627&sr=8-1&keywords=Calliope+mini

Amazon.de Preis (22.11.2017, 10 Uhr): 34,90 €

Im Vergleich: BBC Microbit GO, Preis (22.11.2017, 10 Uhr): 19,80€


CornelsenEinzelbestellung oder Klassensatz (25 Stück)

exp-tech.de

conrad.de

https://www.exp-tech.de/calliope-mini

https://www.conrad.de/de/calliope-board-calliope-mini-1596050.html


https://www.amazon.de/CALLIOPE-mini-dunkelblau/dp/B073QW74PP/ref=sr_1_1?ie=UTF8&qid=1511340627&sr=8-1&keywords=Calliope+mini


https://www.exp-tech.de/calliope-mini

https://www.conrad.de/de/calliope-board-calliope-mini-1596050.html




Erfahrungswerte zum Calliope mini

mitgeliefertes USB-Kabel ist zu kurz

„aufwendige“ Übertragung eines Programms auf den Calliope mini

Sensoren liefern tlw. unterschiedliche Werte

Was ist das?





LIVE DEMO

Open Roberta




WEBBROWSER ÖFFNEN

Adresszeile: calliope.cc





Erstellung des Programms im Editor

ausführbares Programm

Quellcode





Erstellung des Programmes im Editor

ausführbares Programm

Quellcode

Compiler





PROGRAMMIERSPRACHE

MASCHINENSPRACHE

Compiler






Fächerintegrativer Einsatzhttp://calliope.cc/projekte

TU GRAZ: Werkstattbeispiele

Der Calliope mini im Sprachunterricht (Sprache + Informatik)

Der heiße Draht (Werken + Physik + Informatik)

Fang das Ei (Informatik)

Smarte Pflanzenbewässerung (Informatik + Biologie + Physik + Mathematik)

Metronom (Musik + Mathematik)


http://calliope.cc/projekte




CALLIOPE MINI

4er-Teams

Werkstattbeispiel – fächerintegrativer Einsatz

Ziel des Projekts

Kontext der Umsetzung (z.B. fächerübergreifender Unterricht Deutsch-Informatik)

Schulstufe/Altersgruppe

Notwendige Materialien

Zeitrahmen (z.B. 2 Unterrichtsstunden)





PRÄSENTATION
