11. Fachtagung 2014 - Informatik in der Schule

ab 8:30 Uhr

Ankunft

09:00

Begrüßung

09:30

1. Hauptvortrag: Stephan Pfisterer, BITKOM

Informatik in der Schule - 'Nice to have' oder Teil der Allgemeinbildung?

Der aktuelle Koalitionsvertrag fordert es. Die Wirtschaft will es seit Jahren. Eltern und Schüler halten es für sinnvoll. Die Wissenschaft hat bereits ein Curriculum entwickelt.
Suchen muss man es in Deutschland immer noch mit der Lupe: Das Unterrichtsfach Informatik.
Die Digitalisierung erfasst sämtliche Arbeits- und Lebensbereiche. Die Politik sucht nach Antworten auf die Frage, wie Deutschland sich auf diese (nicht ganz) neue Situation einstellen kann. Ansätze werden gesucht in der beruflichen und hochschulischen Bildung. Vernachlässigt wird der Einstieg, die Grundlegung in den allgemeinbildenden Schulen. Die Kultusministerien der Länder halten an der überkommenen Stundentafel der klassischen deutschen Industriegesellschaft fest. Der Verweis auf bereits heute überladene Stundentafeln ersetzt die kritische Auseinandersetzung um essentielle Bildungsinhalte im Zeitalter der digitalen Technologien. Allgemeinbildung muss neu definiert werden, um den Anforderungen von Wirtschaft und Gesellschaft gerecht zu werden. Dies gelingt nur dann, wenn eine breite Akteurskoalition sich für dieses Ziel einsetzt. Der Vortrag diskutiert den Status Quo und die Perspektiven für einen Aufbruch in der Schulpolitik aus Sicht der digitalen Gesellschaft.

10:30

Pause

11:00

Workshops zum Informatik-Unterricht I (s. u.)

12:30

Mittagspause

14:00

2. Hauptvortrag: Steffen Friedrich, Uni Dresden

Schulinformatik – N B

In den letzten Monaten wurden in Hamburg Initiativen gestartet, die zeitgemäße Regelungen zur Informatikbildung in Schulen erneut gefordert und auf den Weg gebracht haben. Das hat längst überfällige Debatten – N(ordisch) B(einflußt) – erneut in Gang gebracht und deutlichen Widerhall in Deutschland verursacht. Ein Initiator - N(orbert) B(reier) – hat langjährig diese und viele ähnliche Aktivitäten angestoßen sowie die Entwicklungen des Informatikunterrichts in Deutschland geprägt. Der Beitrag will das „NB“ in der Schulinformatik aus unterschiedlichen Facetten beleuchten.

15:00

Pause mit Tee und Kaffee

15:30

Workshops zum Informatik-Unterricht II (s. u.)

17:00

Ende der Veranstaltung

1

alle

Britta Mester und Sabine Seifert, Oldenburg

Datenschutz in Schulen:

Der Einsatz moderner Medien ist an Schulen immer stärker gewünscht bzw. gefordert. So werden  beispielsweise verschiedene auf dem Markt angebotene Datenverarbeitungssysteme oder Lernplattformen zur Unterstützung bzw. zur Lösung von Aufgaben durch Lehrer und Schüler herangezogen. Dabei werden sowohl schulinterne als auch heimische Geräte genutzt. Häufig übersehen wird dabei die Notwendigkeit datenschutzrechtliche Vorgaben zu beachten. Welche rechtlichen Grundlagen bei Datenverarbeitungsvorgängen gebildet werden müssen, welche Zustimmung von Eltern und Schülern eventuell einzuholen sind, welche Maßnahmen zur Verbesserung des Datenschutzes ergriffen werden können und wer eigentlich für Datenschutzverstöße haftet, ist Gegenstand des Workshops. Außerdem können auf Wunsch der TeilnehmerInnen spezielle Probleme des Datenschutzes in Schulen (bspw. Einsatz von Apps auf Smartphones der Schüler, Nachweis von Mobbing, Videoüberwachung) und Möglichkeiten der Prävention zum Gegenstand der Diskussion gemacht werden.

2

alle

Tino Hempel/Lutz Hellmig, Rostock

Benutzen – Analysieren – Gestalten: Didaktische Anregungen für einen aktivierenden Informatikunterricht

Ein Grundprinzip des Informatikunterrichts ist das exemplarische Lernen. Im Rahmenplan MV wird dazu die didaktische Schrittfolge Benutzen – Analysieren – Gestalten empfohlen, mit der die Schüler handlungsorientiert und weitgehend selbstständig ihre informatischen Kompetenzen entwickeln können. Im Workshop erhalten die Teilnehmer Gelegenheit, diese didaktische Schrittfolge exemplarisch – je nach Interesse im Bereich Tabellenkalkulation oder Programmierung – zu durchlaufen, um die Grundgedanken des Prinzips aus Sicht eines Lernenden selbst zu erfahren. In der anschließenden Reflexion werden Vorteile und Grenzen des Einsatzes sowie eine mögliche Erweiterung der Schrittfolge diskutiert. Damit erhält jeder Kollege Anregungen zur Gestaltung eines methodisch abwechslungsreichen Informatikunterrichts.

Hinweis an die Teilnehmer: Bitte bringen Sie Ihr eigenes Notebook mit. Wir werden im Bereich Tabellenkalkulation mit Open bzw. Libre Office arbeiten und für das Programmierbeispiel Python 3 nutzen wollen.

3

Sek I

Alexander Hacke, Potsdam

Physical Computing - My interactive Garden als Einstieg in die Programmierung

Bei „My Interactive Garden“ (MyIG) handelt es sich um eine prototypische Gestaltungs-, Programmier- und Lernumgebung, welche die Vorteile des Physical Computing in den Informatikunterricht bringt: Den Schülern wird eine konstruktionistische Lernumgebung angeboten, die ihre Motivation und Kreativität unterstützt und fördert. Die Schüler erhalten mit MyIG umfangreiche gestalterische Möglichkeiten, da nicht nur die Sensoren und Aktoren die alleinige Grundlage für die zu entwerfenden Objekte bilden, sondern weiteres vertrautes und interessantes Arbeitsmaterial genutzt werden kann.

Im Workshop lernen die Teilnehmer die Unterrichtsidee näher kennen. Die Teilnehmer werden die Schülerrolle annehmen und anhand praktischer Beispiele herausfinden, wie „informatisches Töpfern“ im Unterricht durchgeführt werden kann, um Schüler zu inspirieren, eigene interaktive Objekte herzustellen und zu programmieren. Sie lernen die Materialien zur Unterrichtsreihe kennen und sind am Ende des Workshops in der Lage, mit MyIG interaktive Objekte herzustellen und in einer Blocksprache (Snap4Arduino) zu programmieren, sowie Unterrichtsideen mit Physical-Computing-Bausätzen zu entwickeln.

Hinweis: Bitte eigene Laptops mitbringen. Installationshinweise werden vorab per E-Mail an die Teilnehmer verschickt.

4

Sek I

Tobias Hübner, Bocholt

abgesagt: Raspberry Pi

So spannend der Raspberry Pi ist - für dieses Jahr müssen wir leider auf das von Tobias Hübner publizierte Material verweisen, er musste den Workshop (aus einem wirklich guten Grund) absagen.

5

Sek I

Diana Knodel, Hamburg

OpenTechSchool: App Entwicklung - Wir entwickeln Android Apps.

In diesem Workshop zeigen wir, wie wir mit dem App Inventor Grundlagen der Programmierung vermitteln. Mit dieser grafischen Programmierumgebung können SuS in kurzer Zeit eigene Apps für Android Geräte entwickeln. Sie haben schnell Erfolge und können das Thema Programmierung auf eine spannende und interessante Weise kennen lernen. 

In dem Workshop stellen wir das Angebot von App Camps vor: Wir unterstützen Schulen bei der Durchführung von App Workshops - je nach Bedarf mit Lehrmaterialien und/oder persönlichen Mentoren. Damit die teilnehmenden Lehrkräfte einen Eindruck bekommen, entwickeln wir gemeinsam erste einfach Apps. 

Mit App Camps haben wir im letzten Jahr Workshops mit mehr als 150 Schülerinnen und Schüler unterschiedlicher Altersklassen durchgeführt. Dabei haben wir unterschiedliche Formate ausprobiert - von kurzen Veranstaltungen bis mehrtägigen Projektwochen. Wir berichten von unseren Erfahrungen und freuen uns auf eine Diskussion. 

6

Sek I

Mirek Hancl

Scratch mit Sensoren

"Scratch meets Real Life" – Schnittstellen zum Messen, Steuern und Regeln

Scratch ist aus den Kinderschuhen rausgewachsen. Seit Jahren begeistert Scratch Jung und Alt, da Videospiele und interaktive Geschichten damit so einfach zu realisieren sind.

Interaktiv bedeutet, dass sich die Projekte mit Maus und Tastatur steuern lassen. Die mit Version 2 veröffentlichte Steuerung über eine Webcam ist jedoch nicht die erste Möglichkeit, dass Scratch mit der realen Welt kommunizieren kann. Schon viel länger ist die Unterstützung für PicoBoard (vormals Scratchboard) und Lego WeDo eingebaut.

Doch was wäre, wenn das eigene Spiel über Tanzmatte, Gamecontroller, Barcodescanner, MakeyMakey oder sogar die 3D-Kamera Kinect steuerbar ist?

Mirek Hancl setzt genau diese Kombination aus Scratch und ungewöhnlichen Eingabegeräten in seinem Unterricht ein. Anfangs als Idee, dem Klischee des Bewegungsmuffels am Bildschirm entgegenzuwirken, zeigte sich in der Realität das Potential solcher Projekte: Schüler werden handwerklich aktiv, konstruieren Dinge im Raum, planen Spiele über haptische Wahrnehmung und visuelles Feedback.

Bitte bringen Sie Ihr eigenes Notebook mit der erforderlichen Software mit. Benötigt wird Scratch 1.4, nicht 2.0! Warum, erläutert Herr Hancl einleitend im Workshop. Die Version 1.4 gibt es hier: http://scratch.mit.edu/scratch_1.4/ Dann hängt es davon ab, was Sie machen möchten. Für das Picoboard gibt es Treiber hier: http://www.picocricket.com/whichpicoboard.html (Herr Hancl bringt 2x USB und 1x seriell mit) Joy2Key hier herunterladen: joytokey.net/en/download (Er nutzt immer den ersten der drei Links unten) Für Kinect2Scratch bitte hier: http://scratch.saorog.com/ (genaue Anleitung im Setup Guide, die Kinect Treiber sind weiter unten auf der Seite, Herr Hancl bringt eine Kinect für die XBOX mit, also "Get Full SDK". Für Kinect2Scratch ist eine akzeptable Registrierung notwendig ("Download Now"), die Samples können nicht schaden)

Die übrige Hardware wird nativ von Linux, MacOS, Windows unterstützt.

Wir empfehlen den Download aller genannten Programme, dann können Sie spontan andere Hardware ausprobieren.

7

Sek I

Marius Galuschka

LEGO® Education Mindstorms EV3

LEGO® Education Mindstorms EV3-Bausätze ermöglichen die Vermittlung vielfältiger Aspekte aus den MINT-Fächern - neben technischen Schwerpunkten wie Messwerterfassung, der Programmierung von Regelkreisen oder auch der Konstruktion von computergesteuerten Maschinen bieten sich aus der Sicht der Informatik algorithmische Problemlösungen unter Einbeziehung einer Eingabe in Form von Sensordaten und der Ausgabe an die Motoren autonomer Systeme an.

Mit dem LEGO Education Mindstorms EV3 können Modelle von mobilen Industrierobotern unterschiedlicher Konfigurationen und Funktionsumfang konstruiert und programmiert werden. Der Workshop vermittelt Grundkenntnisse in der Konstruktion von Robotern, dem Einsatz der LEGO Education EV3 Software und Sensoren. Zur Übung werden die in der Software enthaltenen Unterrichtseinheiten herangezogen. Wir erläutern unser Lernkonzept, die Einsatzmöglichkeiten von LEGO Education Lernmedien in dem Unterricht und führen praktische Übungen durch.

8

Sek I

Security and Privacy - SPION

Wir haben eine Unterrichtsreihe erarbeitet, die deutschlandweit zur Medienerziehung an Schulen eingesetzt werden soll (http://people.cs.kuleuven.be/~bettina.berendt/Privacybildung und http://www.schul-web.org/geschichte/kiwi/pgw.html, zum SPION-Projekt s. http://spion.me/). Sie wurde in einem PGW-und einem Informatikkurs als Pilot-Projekt durchgeführt, das dokumentiert und in Log In 178/179 veröffentlicht wurde. Im Zuge des Workshops erarbeiten wir gemeinsam Lösungsstrategien für folgende Fragen/Problemstellungen: 

1. Tracking – Verfolgung von Seitenaufrufen durch “Drittparteien”: Wer sammelt wie, was ich im Internet mache: “If you're not paying for it you are the product”.
2. Auswertung der gewonnenen Daten (Data Mining): Was wird gesammelt, wie wird es ausgewertet, welche Folgen ergeben sich für den Nutzer?
3. Facebooks Geschäftsmodell: wie wertet FB seine Daten aus, wer sind mögliche Kunden, wie wird das Produkt (die User und alles, was sie freiwillig zur Verfügung stellen) marktgerecht aufbereitet?
4. Da das alles Konsequenzen für die Privatsphäre hat – was ist überhaupt Privatsphäre, welche Bedeutung hat sie in der Demokratie?
5. Persönlichkeitsbestimmung (personal traits, Big 5), IQ, sexuelle Orientierung aus  Facebook-Userdaten – wie ist das möglich, wie funktioniert das?
6. Soll der Staat die Privatsphäre seiner Bürger schützen, wenn diese es nicht selbst tut?
7. Konsequenzen aus alldem

9

Sek I

Leonore Dietrich, Heidelberg

Kinderkryptographie oder Public/Private-Key-Verschlüsselung unplugged 

Kryptographie ermöglicht uns, Informationen zu teilen und zu übertragen und dabei trotzdem ein hohes Maß an Privatsphäre zu erhalten. In diesem Workshop werden Unterrichtsideen vorgestellt und vor allem selbst erprobt, die ohne Computer arbeiten und auf den Materialien von Tim Bell, Mike Fellows and Ian Witten – CS Unplugged – basieren.

Verschlüsselung ist der Schlüssel zu Informationssicherheit. Und der Schlüssel zu moderner Kryptographie ist, dass ein Sender durch die Nutzung von ausschließlich öffentlich zugänglichen Informationen eine Nachricht so verschlüsseln kann, dass diese ausschließlich vom vorgesehenen Empfänger (geheim natürlich!) wieder entschlüsselt werden kann.

Das Prinzip entspricht der Idee, dass jeder sich ein Vorhängeschloss kauft, seinen Namen darauf schreibt und alle auf einen gemeinsamen Tisch gelegt werden, um von anderen genutzt zu werden. Natürlich behält jeder seinen eigenen Schlüssel – die Schlösser werden zum Verschließen lediglich zugedrückt. Wenn man eine geheime Nachricht verschicken will, legt man diese in eine Kiste, nimmt das Schloss des Empfängers, verschließt diese damit und verschickt die Kiste samt Nachricht. Selbst wenn die Kiste in falsche Hände kommt, kann niemand außer dem vorgesehenen Empfänger diese aufschließen. Mit diesem System ist keinerlei Kommunikation vor dem Versand der Nachricht notwendig.

Dieser Workshop zeigt, wie das digital geschieht. Wir verschlüsseln einmal ganz anders, als man es von Caesar, Vigenère und Co kennt: mithilfe von Graphen – oder einfach Straßenkarten.

Der Fokus des Workshops liegt auf der Public Key Kryptographie. Da weitere Aktivitäten zu Graphen und kryptographischen Aspekten aus der CS Unplugged Sammlung je nach Vorwissen der Schüler nicht unwichtig für das Verständnis sind, werden diese auch teilweise mit vorgestellt.

10

Sek II

Michael Fothe, Jena

Kompetenzorientierung im Informatikunterricht

In einem kompetenzorientierten Informatikunterricht stehen, wie der Name schon sagt, Kompetenzen im Mittelpunkt der Betrachtung und Entwicklung. - Welche Rolle kommt dabei den Inhalten zu? - Werden sich "Abituraufgaben neuen Typs" durchsetzen, bei denen die Inhalte als Anhang zur Prüfungsaufgabe mitgeliefert werden? Weitere Fragen des Workshops sind: - Was zeichnet einen kompetenzorientierten Informatikunterricht aus? - Wie kann Informatikunterricht auf der Grundlage von Kompetenzbeschreibungen geplant, durchgeführt und reflektiert werden? - Besitzen Operatoren wirklich übernatürliche Kräfte? - Ist es wichtiger, dass ich etwas kann, was ein Computer viel schneller und fehlerfrei tut, oder dass ich das, was ich weiß, auch verstanden habe?

11

 Sek II

Peter Hubwieser, München

Theoretische Informatik in der Oberstufe des Gymnasiums

In Bayern muss in der neu konzipierten gymnasialen Oberstufe entweder Informatik, eine 2. Naturwissenschaft oder eine 2. Fremdsprache gewählt werden, in denen dann jeweils eine schriftliche oder eine mündliche Abiturprüfung abgelegt werden kann. In 2011 hat das Fach mit den ersten Abiturientinnen und Abiturienten seinen ersten Durchlauf abgeschlossen. Der Lehrplan der 12. Klasse, der auch durch die Arbeiten von Norbert Breier inspiriert wurde, umfasst folgende Inhalte: Formale Sprachen: Alphabete, Syntax und Semantik, Grammatiken, endliche Automaten; Funktionsweise eines Rechners: Aufbau eines Computersystems, Registermaschine, Anweisungen auf Maschinenebene; Grenzen der Berechenbarkeit: experimentelle Abschätzung des Laufzeitaufwands, Schutz vor Entschlüsselung, prinzipielle Grenzen; Kommunikation und Synchronisation von Prozessen: Topologie von Rechnernetzen, nebenläufige Prozesse.

Der Workshop bietet nach einem Einführungsvortag über Ziele, Inhalte und Organisation des Faches Informatik an den bayerischen Gymnasien die Gelegenheit, sich ausführlich mit Übungsaufgaben zur theoretischen Informatik der 12. Jahrgangsstufe zu befassen. Dazu wird den teilnehmenden Lehrerinnen und Lehrern das Unterrichtswerk des Klett-Verlags zur 12. Jahrgangsstufe zur Verfügung gestellt, das in vielen bayerischen Gymnasien eingeführt wurde.

12

Peter Micheuz, Klagenfurt

Traue keinem Bild!

Die Digitalisierung und (automatisierte) Verarbeitung von Bildern hat in den letzten Jahren eine hochdynamische Entwicklung genommen, die es mehr als nahelegt, sich diesem Thema im Informatikunterricht aller Altersstufen von unterschiedlichen Blickwinkeln zu nähern. Dabei ist der Titel dieses Workshops nur ein Aspekt, der uns in zunehmendem Maße vor Augen führen soll, welche Manipulataionsmöglichkeiten im Rahmen der digitalisierter Bilder möglich ist und wie schwierig es geworden ist, zwischen Sein und Schein zu unterscheiden.

Dieser Workshop strebt, ausgehend von wirklichen und unwirklichen Bildern, einen Streifzug durch einige Gebiete der Informatik an und kann als roter Faden für die Veranschaulichung wesentlicher informatischer Konzepte dienen. Dabei wird soviel Theorie wie nötig und soviel (Schul)Praxis wie möglich eine Rolle spielen. Dieses Thema scheint geradezu prädestiniert zu sein, den Spagat zwischen Medienbildung und Informatik in einer "alltagstauglichen" Form zu bewältigen. Wie gezeigt werden wird, fügt es sich auch sehr gut in einige Kompetenzmodelle und Curricula ein. Fragen, wieviel praktische Werkzeugbeherrschung im Bereich der Bildbearbeitungstools notwendig ist, - ob in einer lokalen Anwendungssoftware oder als Software as a Service im Web - um als digital kompetent bezeichnet zu werden, werden ebenso behandelt wie technische Möglichkeiten der (automatischen) Generierung, Speicherung, Darstellung, Erkennung und Manipulation von Bildern, wobei an der Thematisierung datenschutzrechtlicher Aspekte natürlich kein Weg vorbei geht.

Ebenso wichtig wie inhaltliche sind natürlich methodische, unterrichtspraktische Aspekte, die nicht zu kurz kommen werden. Abschließend werden exemplarisch Unterrichtseinstiege und didaktische Szenarien für verschiedene Alterstufen diskutiert, die zur Erweiterung der didaktischen Kompetenz im Bereich der "Informatik im Kontext" beitragen mögen. Jedenfalls sollte es am Ende nicht heißen: "Traue diesem Workshop nicht ..."

Hinweis an die Teilnehmer: Bitte bringen Sie Ihr eigenes Notebook mit. Nur die freie Software PAINT.NET (http://www.getpaint.net/) und ein Internetzugang werden benötigt.

13

Sek II

Jens Gallenbacher, Darmstadt

Kurze Wege

Informatikunterricht ist insbesondere Unterricht in Modellbildung und Techniken zur Problemlösung. Beides kann am Beispiel eines Routenplaners sehr gut verdeutlicht werden. Zunächst ist die Abstraktion durch Graphen entscheidend für die spätere Lösung, danach ein Problemlöseschema, mit dessen Hilfe man sich konstruktiv und reflektierend einer sinnvollen Problemlösung annähern und diese dann kontinuierlich verbessern kann.

Im Workshop werden wir das Thema daher von mehreren Seiten im Schulkontext beleuchten und dabei eine Lösung von der einfachen Breitensuche über Dijkstra und A-Stern bis zu einem Ausblick auf das Leuchtturm-System, das auch BING für seine Routenplanung nutzt, verfeinern.

14

Moritz Walter, Hamburg

3D-Druck

Neben einer theoretischen Einführung zum 3D-Druck wird auch ein Beispiel für einen Workflow live zu erleben sein - von der Erstellung/Beschaffung der Geometriedaten bis hin zum laufenden Druck. Da der Druckvorgang selbst lange dauert, werden fertige Druckergebnisse zu sehen sein.