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InformatischeGrundbildung
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Seminar TEL, Maria Grandl 1
Maria Grandl
Technische Universität Graz
INFORMATISCHE GRUNDBILDUNG
Seminar Technology Enhanced Learning
11.12.2017
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Ergebnisse der (Literatur-)Recherche
USA Australien
http://www.medienimpulse.at/articles/view/1069?navi=1
Medienimpulse Ausgabe 2/2017
INFORMATISCHE GRUNDBILDUNG IM LÄNDERVERGLEICH
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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).
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„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
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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“
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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“
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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)“
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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
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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.“
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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
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Quelle: http://www.medienimpulse.at/articles/view/1069?navi=1
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AUSSERSCHULISCHE INITIATIVEN/ORGANISATIONEN
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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
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„Zukunftslabor MINT“ an der Hochschule Hannover
https://mint.hs-hannover.de/workshops-zukunftslabor/
„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
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https://youtu.be/ijhXs7TSY8E
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Aktivitäten der TU Graz zur Förderung INFORMATISCHER BILDUNG
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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)
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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
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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
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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
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Ein erster Entwurf
3 Themengebiete
Vernetzte Systeme
Grundlegender Aufbau und Funktionsweise des Computers
Computational Thinking
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Erweiterung in Zusammenarbeit mit Lehramtsstudierenden
Verbindliche Übung Digitale Grundbildung – Sekundarstufe 1
BetriebssystemeInformationssicherheit und verantwortungsvolle Mediennutzung
Produktion und Evaluierung von WebinhaltenDer Job von morgen – Informatik
…
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Themengebiet
Unit 1Unit 2 Unit 3
Vorbereitung
Hinweise zur Durchführung
Präsentationsmaterial
Lehr-/Lernziele - digi.komp12-KompetenzmodellLehrplan – verbindliche Übung „Digitale Grundbildung“
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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
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Seminar TEL, Maria Grandl
• ausgewählte Lernvideos
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Seminar TEL, Maria Grandl
• ausgewählte Lernvideos
• interaktive Übungen
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Seminar TEL, Maria Grandl
• ausgewählte Lernvideos
• interaktive Übungen
• Spiele• Brettspiel Execute-Fetch
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Eingabe
AusgabePermanentspeicher
z.B. Festplatte
Bus
Hauptspeicher =
Arbeitsspeicher
CPURechenwerk = ALU
Steuerwerk
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Seminar TEL, Maria Grandl
• ausgewählte Lernvideos
• interaktive Übungen
• Spiele
• Arbeitsaufträge- und Anleitungen für Gruppenarbeiten
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Seminar TEL, Maria Grandl
• ausgewählte Lernvideos
• interaktive Übungen
• Spiele
• Arbeitsaufträge- und Anleitungen für Gruppenarbeiten
• Verlinkungen auf externe Materialien/OER
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• ausgewählte Lernvideos
• interaktive Übungen
• Spiele
• Arbeitsaufträge- und Anleitungen für Gruppenarbeiten
• Verlinkungen auf externe Materialien/OER
• Einsatz von Audience-Response-Systemen
feedbackr ©
Kahoot ©
Socrative © Plickers © Answergarden ©
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Lizenzvereinbarung
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PDFEPUB
Offline-HTML
Zugänglichkeit
https://ebook.tugraz.at/ Öffentliche E-Books
Verschiedene Formate
Bewerbung über die Website:https://learninglab.tugraz.at/informatischegrundbildung/
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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?
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https://learninglab.tugraz.at/informatischegrundbildung/
Website
Administration: Maria Grandl
Sammlung von Aktivitäten und Unterrichtsmaterialien zur Förderung informatischer Bildung
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BIBER DER INFORMATIKhttps://www.ocg.at/de/biber-der-informatik
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Wettbewerb
2er-Teams
4 Aufgaben
So viele Aufgaben wie möglich - 15 Minuten Zeit
leicht mittel schwer
RichtigeAntwort 6 9 12
FalscheAntwort -2 -3 -4
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Nachbesprechung
Welche(s) informatische(n) Konzept(e) werden vermittelt?
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Calliope mini
…ein spielerischer Zugang zur digitalen Welt
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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
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„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
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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
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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
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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
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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)
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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€
https://www.cornelsen.de/calliope/
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
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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?
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LIVE DEMO
Open Roberta
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WEBBROWSER ÖFFNEN
Adresszeile: calliope.cc
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Erstellung des Programms im Editor
ausführbares Programm
Quellcode
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Erstellung des Programmes im Editor
ausführbares Programm
Quellcode
Compiler
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PROGRAMMIERSPRACHE
MASCHINENSPRACHE
Compiler
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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)
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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)
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PRÄSENTATION