Lehrerfortbildung in Informatik 2005

Programmierdenken im Informatikunterricht – Impulse und Projekte für Unter-/ Mittel-/ Oberstufe

Donnerstag, 17.03.2005
9.30 - 16.30 Uhr

Universität Passau,
Fakultät für Mathematik und Informatik, Hörsaal 11,
Innstr. 33, 94032 Passau

• Dr. Christoph Herrmann, Universität Passau
• ARin Ute Heuer, Universität Passau
• StR Andreas Wagner, Goethe-Gymnasium Regensburg

Lehrkräfte, die Informatik unterrichten bzw. Interesse daran haben

Erfahrungen aus dem Informatik-Sommercamp für Projektkurse an Schulen

Dr. Christoph Herrmann, Universität Passau 

Seit 1996 findet an unserer Fakultät jährlich am Ende des Sommersemesters ein einwöchentliches Sommercamp statt, in dem Schülerinnen und Schülern der gymnasialen Oberstufe einen Einblick in die Informatik und unsere Fakultät bekommen können. Ein wesentlicher Bestandteil dabei ist die Arbeit in Projektgruppen von etwa 10-12 Teilnehmern, die jeden Nachmittag für etwa vier Stunden an der Lösung anspruchsvoller Probleme arbeiten. 

Dieser Vortrag berichtet über die Erfahrungen der letzten Jahre aus den Projektgruppen des Lehrstuhls für Programmierung. Die gewählten Themen waren:

(1) Suche im Labyrinth,

(2) Problem des/der Handlungsreisenden und

(3) Fraktale,

die verwendeten Programmiersprachen waren Java (für 1 und 2) und Haskell (für 3). Aufgabenstellungen dieser Art könnten in ähnlicher Form auch in Projektkursen an Schulen behandelt werden; als Ergänzung zum normalen Informatikunterricht und um die dort gelehrten Techniken zu motivieren. 

Im Unterschied zu einem normalen Softwareprojekt, welches von Experten und nach einem bewährten Entwicklungsschema durchgeführt wird, haben die Teilnehmer im Sommercamp in kurzer Zeit eine Aufgabe zu lösen, für die sie normalerweise noch nicht qualifiziert sind. Das ist nur durch eine intensive Betreuung möglich. Andererseits wird von den Sommercamp-Teilnehmern auch kein qualitativ hochwertiges Softwareprodukt erwartet; es geht vielmehr um das Erfolgserlebnis, ein lauffähiges und vorführbares System fertiggestellt zu haben.  

Folgende Aspekte haben sich als wichtig herausgestellt und bieten sich als Ausgangspunkte für eine Diskussion an:

• Wahl des Problems, des Abstraktionsgrades und der Programmiersprache
• Motivation von Teilnehmern mit geringen Vorkenntnissen
• Neueinteilung der Gruppe zur Erhöhung der Produktivität
• Kommunikation des Projektzustands und Absprache der nächsten Teilaufgaben

Ute Heuer, Universität Passau

Der "Schnupperkurs Informatik" richtet sich ganz bewusst an engagierte Schülerinnen und Schüler ohne Vorkenntnisse in Informatik und auch ohne jegliche Vorkenntisse in einer Programmiersprache. Er soll eine Art "Initialzündungscharakter" haben, also neugierig machen auf Informatik, ein realistisches Bild einiger Aspekte der Informatik vermitteln und so möglichst frühzeitig für ein größeres Interesse an Informatik sorgen.  

Der Kurs beschäftigt sich mit einigen Ideen der Informatik. Dabei wird natürlich auch programmiert (vor allem „visuell“), aber im Vordergrund stehen die „Ideen“. Zugrunde liegt ein von der ETH Zürich ausgearbeitetes Konzept (http://www.swisseduc.ch/informatik/karatojava/).

Themen

• Endliche Automaten sind eines der einfachsten Berechnungsmodelle der Informatik. Mit ihnen kann das Verhalten vieler aus dem Alltag bekannter Automaten beschrieben werden.

• Mit endlichen Automaten kann auch eine der fundamentalen Ideen von Algorithmen einfach illustriert werden: Ein Programm ist die eindeutige Beschreibung eines bestimmten zeitlichen Ablaufes von Ereignissen
•  Einführung ins „Programmierdenken“
•  Koordination nebenläufiger Prozesse
• Überlegungen zum Begriff Berechnungsmodell - was kann Kara in einer "read-only" Welt nicht können? 
• evt. Ausblick auf JavaKara

Im Vortrag wird zunächst über das Konzept des und Erfahrungen mit dem Schnupperkurs berichtet und in die Kara-Umgebung eingeführt. Dabei sollen auch Einsatzmöglichkeiten im Pflichtunterricht Informatik der 7. und 9.Klasse (G8) diskutiert werden. Der anschließende Workshop soll den Teilnehmern Gelegenheit bieten, unter Anleitung selbst mit der Kara-Umgebung zu arbeiten und einige typische Aufgaben zu lösen.

Andreas Wagner, Goethe-Gymnasium Regensburg

Der Lehrplan für das neue Fach "Informatik" sieht im zweiten Teil der 10. ten Jahrgangsstufe (G8) eine Projektarbeit vor: "Ein größeres Projekt wird von der Klasse weitgehend selbstständig in arbeitsteiliger oder auch in konkurrierender Gruppenarbeit geplant und durchgeführt. (…) Das Projekt bietet den Jugendlichen die Möglichkeit zu erfahren, dass erst das Zusammenspiel ihrer bisher erworbenen Kenntnisse und konstruktives Arbeiten im Team es erlauben, schwierigere Aufgabenstellungen zu bearbeiten."

Im vorgestellten Projekt "Verkehrssimulation an einer Ampelkreuzung“ soll der Verkehrsfluss über eine einfache Ampelkreuzung ohne Linksabbiegerspur simuliert werden. Die fertige Anwendung soll es dem Benutzer ermöglichen, für eine vorgegebene Verkehrssituation (Verkehrsdichte, Höchstgeschwindigkeit) die optimalen Schaltintervalle der Ampelanlage zu ermitteln.

Im Vortrag wird zunächst gezeigt, wie bereits in der ersten Hälfte der 10. Jahrgangsstufe durch geschickte Wahl der Implementierungen zu den einzelnen Lehrplanpunkten die Voraussetzungen für ein erfolgreiches Projekt geschaffen werden können. Neben Ideen zur Umsetzung des Projekts und methodischen Überlegungen wird ein mögliches Projektergebnis vorgestellt.