Learner Conceptions About Computing
Projektbeschreibung
In unserer modernen Welt sind wir in beständig zunehmendem Umfang von verschiedenen Informatiksystemen umgegeben. Die stetig fortschreitende Digitalisierung unserer Lebens- und Arbeitswelt führt seit einigen Jahren zu intensivierten Bemühungen u. a. von Wissenschaft und Politik, das deutsche Bildungssystem – insbesondere das schulische – angemessen an die resultierenden Herausforderungen anzupassen.
Durch die in den Bundesländern nun anstehende Implementierung der KMK-Strategie zur „Bildung in der digitalen Welt“ (2016) in die Schulcurricula ist in naher Zukunft ein verstärkter Einsatz digitaler Medien im Unterricht zu erwarten, z. B. in Form fachspezifischer und fachunabhängiger Apps auf mobilen Geräten mit Touch-Display (Smartphones, Phablets, Tablets).
Aus der Forschung ist bekannt, dass u. a. durch Alltagsbegegnungen individuelle Schülervorstellungen (auch: Präkonzepte, Alltagsvorstellungen) zur Erklärung ausgeprägt werden können, die im Sinne der zugeordneten wissenschaftlichen Vorstellungen nicht notwendig korrekt, vollständig oder widerspruchsfrei sein müssen, und die im Fachunterricht dann zu Lernschwierigkeiten führen können (Dutke 1994). Bezogen auf digitale Medien können solche Vorstellungen dann z. B. die Erklärung von damit im Zusammenhang stehenden Funktionsweisen, Strukturen, Phänomenen und Wirkprozessen betreffen. In vielen anderen Schuldisziplinen, insbesondere in den Naturwissenschaften, gibt es deshalb bereits seit Längerem ein breites Forschungsfeld, das sich der Erhebung, Erklärung und dem unterrichtlichen Anknüpfen an bestehende Schülervorstellungen widmet.
Da die Informatikdidaktik eine vergleichsweise junge Teildisziplin der Informatik ist, besteht in vielen Bereichen, die in den Naturwissenschaften bereits intensiv erforscht wurden, noch erheblicher Nachholbedarf – so auch im Bereich der Erforschung von Schüler- und Lehrervorstellungen.
- Batur, F.: How Does an Educational IDE Influence Students’ Conceptions of Object-Oriented Programming? - Design of a Ph.D. Research Project to Explore Secondary School Students’ Conceptions of OOP. In: Acm (Ed.): 14th Workshop in Primary and Secondary Computing Education (WiPSCE’19), October 23–25, 2019, Glasgow, Scotland Uk. ACM Press, New York, NY, USA 2019. doi:10.1145/3361721.3362107CitationAbstractDetails
Problems with programming or object-oriented programming (OOP) have been reported in several studies. There is still a lack of studies that explore (particularly secondary school) students’ conceptions of OOP.
Many introductory programming classes in German secondary schools use Greenfoot or BlueJ as an Educational IDE (eIDE). Surprisingly, there are almost no studies on the effect of eIDEs on students’ conceptions of programming. This Ph.D. research project aims to find an applicable design approach to identify students’ conceptions and mental models concerning the used eIDE. - Brinda, T.; Braun, F.: Which Computing-Related Conceptions do Learners Have About the Design and Operation of Smartphones? Results of an Interview Study. In: Barendsen, E.; Hubwieser, P (Ed.): Proceedings of the 12th Workshop in Primary and Secondary Computing Education (WIPSCE 2017), Nijmegen, The Netherlands, 8-10 November 2017. ACM Press, New York 2017, p. 73-81. doi:10.1145/3137065.3137075Full textCitationAbstractDetails
Smartphones have had a rapid rise. From the first affordable mobile phones to modern high-tech devices, they have become ever more complex and increasingly popular. In 2016, almost 100% of the 12 to 19 years-old youths in Germany owned a smartphone and used it regularly. Considering their large impact on adolescents' lives, smartphones are uniquely suited to be analyzed as examples of socio-technical computing systems in secondary computing education. Moreover, they play an increasing role in digital media education in all school subjects. There is however, among other things, a lack of scientific work covering learners' conceptions of smartphones needed for learner-centered computing education with and about smartphones. This article describes an explorative study that investigated secondary school learners' conceptions in the context of smartphones. A first overview of existing conceptions regarding selected aspects of smartphones was derived from eight semi-structured interviews.
- Brinda, T.; Terjung, T.: "A Database is Like a Dresser with Lots of Sorted Drawers": Secondary School Learners' Conceptions of Relational Databases. In: Barendsen, B.; Hubwieser, P. (Ed.): Proceedings of the 12th Workshop in Primary and Secondary Computing Education (WIPSCE 2017), Nijmegen, The Netherlands, 8-10 November 2017. ACM Press, New York 2017, p. 39-48. doi:10.1145/3137065.3137074Full textCitationAbstractDetails
Latent pre-instructional conceptions on a certain topic, which learners bring into the classroom, can have a significant influence on the learning success to be achieved there. In science, therefore, the model of educational reconstruction was developed, which regards the comparison between technical domain concepts and existing learner conceptions as an essential and iterative element within instructional design. In order to support this process, the conceptions of learners and teachers on different topics of science were investigated in thousands of works so far. In the area of computer science, however, comparable research has so far only been conducted to very little extend -- concerning e.g. conceptions of the Internet, the computer and the way programs work. Within the paper at hand, the authors intend to add to this research by contributing learner conceptions of (relational) databases. A semi-structured online questionnaire was used to collect the perspectives of 193 German learners. It contained open questions on the conceptions of databases and their everyday applications as well as on the explanation of computing-related phenomena with an indirect relation to databases. The data analysis was carried out using the method of qualitative content analysis according to Mayring and provided three different category systems for various aspects of the subject. As a major result it was found that the conceptions of learners regarding relational databases can be structured according to the ANSI/SPARC acrchitecture model for DBMS, however, completed by an everyday perspective on its three layers (external, conceptual, and internal). Finally, the identified learners' perspectives were compared with the associated scientific concepts for similarities and differences with the method of reciprocal comparison and guidelines for structuring database teaching were derived.
- Diethelm, I.; Brinda, T.; Schneider, N.: How Pupils Classify Digital Artifacts. In: Barendsen, E.; Hubwieser, P. (Ed.): Proceedings of the 12th Workshop in Primary and Secondary Computing Education (WIPSCE 2017), Nijmegen, The Netherlands, 8-10 November 2017. ACM Press, New York 2017, p. 99-100. doi:10.1145/3137065.3137079Full textCitationAbstractDetails
The perception and previous knowledge of pupils are an essential but rarely explored part of the arrangement of computer science education. Most pupils use computers, smartphones and the Internet on a daily basis and develop their own understandings of them, but these conceptions are hardly integrated in their education. According to the idea of educational reconstruction, the pupils' processes of learning will be supported and made easier and their cognitive representations of the subject matter will get more interconnected and applicable, if their understandings are included in the educational processes. Therefore, we adopted an early study from biology education and investigated how 386 German pupils of different school types arranged, categorized and distinguished 23 terms related to the digital world (eg. "computer", "mobile phone", "Facebook"). We also asked, if any of the terms does not belong to the other terms in the opinion of each respondent, and found that robots and 3D were the most frequent terms not to belong to any of the others.
- Brinda, T.; Braun, F.: Schülervorstellungen im Zusammenhang mit Smartphones. In: Diethelm, I. (Ed.): Informatische Bildung zum Verstehen und Gestalten der digitalen Welt (GI-Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2017", 13.-15.09.2017 in Oldenburg). Köllen, Bonn 2017, p. 119-122. Full textCitationAbstractDetails
Smartphones haben einen rasanten Aufstieg hinter sich. Von den ersten erschwinglichen Mobiltelefonen bis zu modernen High-Tech-Geräten sind sie nicht nur komplexer, sondern auch immer beliebter geworden. Im Jahr 2016 besaßen fast 100% aller Jugendlichen in Deutschland ein eigenes Smartphone und benutzten es ständig. Smartphones weisen für Lernende in Schulen einen hohen Lebensweltbezug auf und eignen sich daher für eine unterrichtliche Betrachtung als Informatiksystem auch im Hinblick auf dessen Wirkung auf Individuum und Gesellschaft, weiterhin zur Anzeige schulbezogener Medieninhalte. Für eine didaktische Aufbereitung des Gegenstandes „Smartphone“ für den Unterricht mangelt es jedoch unter anderem noch an wissenschaftlichen Arbeiten zu diesbezüglichen Schülervorstellungen. Deshalb wurde eine explorative Studie zur Erfassung von Schülervorstellungen im Zusammenhang mit Smartphones durchgeführt. Aus acht halbstrukturierten Interviews wurde ein erster Überblick über bestehende Vorstellungen zu Teilaspekten von Smartphones gewonnen.
- Brinda, T.; Terjung, T.: Schülervorstellungen von relationalen Datenbanken: eine empirische Untersuchung. In: Diethelm, I. (Ed.): Informatische Bildung zum Verstehen und Gestalten der digitalen Welt (GI-Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2017", 13.-15.09.2017 in Oldenburg). Köllen, Bonn 2017, p. 411-412. Full textCitationAbstractDetails
Als Beitrag zur didaktischen Rekonstruktion verknüpft die vorliegende empirische Untersuchung individuelle Schülervorstellungen zum Thema relationale Datenbanken mit den zugehörigen informatischen Fachkonzepten. Zur Erhebung wurde ein Online Fragebogen eingesetzt, welcher zum einen Fragen zu Vorstellungen von Datenbanken und deren Anwendung, zum anderen Fragen zu informatischen Phänomenen mit indirektem Datenbankbezug enthielt. Die Auswertung der Fragebögen erfolgte mittels qualitativer Inhaltsanalyse nach Mayring und lieferte drei Kategoriensysteme, wobei die Kategorisierung der Schülervorstellungen analog zum ANSI/SPARC 3-Ebenen-Modell als wichtigstes Ergebnis zu nennen ist. Dieses Modell konnte dabei in zwei unterschiedlichen Ausprägungen in den Schülervorstellungen identifiziert werden – einerseits als Betrachtung von informatischen Datenbankkonzepten, andererseits mit Blick auf die realweltliche, analoge Speicherung und Verarbeitung von Daten. Schlussfolgernd kann für die didaktische Strukturierung des Unterrichts empfohlen werden, die verschiedenen Ebenen des ANSI/SPARC-Modells von Beginn an zu thematisieren und deutlich voneinander zu unterscheiden.
- Rücker, M.; Pancratz, N.; Gold-Veerkamp, C.; Pinkwart, N.; Brinda, T.: Alltagsvorstellungen in der Informatik: Erhebungsmethodik und Implikationen für den Unterricht. In: Diethelm, I. (Ed.): Informatische Bildung zum Verstehen und Gestalten der digitalen Welt (GI-Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2017", 13.-15.09.2017 in Oldenburg). Köllen, Bonn 2017, p. 393-401. Full textCitationAbstractDetails
Ein zentrales Konzept jeder konstruktivistisch geprägten Auffassung von Lernen ist, dass das Vorwissen, die Präkonzepte und ggf. Fehlvorstellungen der Lernenden einen direkten Einfluss auf den Lernprozess haben: sowohl negativ als auch positiv. Speziell für die Informatik gilt, dass Lernende heutzutage von Beginn an in einer Welt aufwachsen, die von informatischen Artefakten und Systemen nahezu vollständig durchdrungen ist. Sie beobachten sie, interagieren mit ihnen und formen so Vorstellungen über ihre Funktionsweisen und Eigenschaften. Sie bilden somit bereits im Alltag und vor dem Beginn jeglicher Schulbildung kohärente Konzeptionen über zentrale Gegenstände und Inhalte der Informatik. Im Rahmen dieses Workshops werden zunächst verschiedene methodische Ansätze und erste Ergebnisse zu Erhebungen solcher Lernervorstellungen vorgestellt. Anschließend sollen diese anhand von drei Leitfragen verglichen und diskutiert werden: Welche Stärken und Schwächen haben die jeweils verwendeten empirischen Methoden bei der Erhebung von Lernervorstellungen in der Informatik? Wie können sie sich ggf. sinnvoll ergänzen? Welche Implikationen haben die erhobenen Vorstellungen für die Unterrichtspraxis?
- Brinda, T.: Schülervorstellungen in der Informatik; MNU-Kongress, 21.11.2017, Bremerhaven. Details
- Brinda, T.: Schülervorstellungen zu informatikbezogenen Themen; Lehrerfortbildung Informatik, 23.11.2017, Universität Duisburg-Essen. AbstractDetails
Gemäß dem Modell der didaktischen Rekonstruktion, das in den Naturwissenschaften entstand, soll bei der Unterrichtsplanung der Perspektive von Schülerinnen und Schülern genügend Raum gegeben werden. In den Naturwissenschaften hat dies in großem Umfang zu Forschungsarbeiten zur Beschreibung, Erklärung und unterrichtlichen Anknüpfung an Schüler- und Lehrervorstellungen geführt. In der Informatik liegen diesbezüglich bislang nur wenige wissenschaftliche Arbeiten vor. Junge Menschen begegnen heute jedoch vielfältigen Informatiksystemen seit frühster Kindheit in ihrer Lebenswelt, was zur Folge hat, dass sie bzgl. deren Funktionsweise und Wirkung individuelle Vorstellungen konstruieren, die nicht notwendigerweise mit den wissenschaftlichen Konzepten übereinstimmen. Die Kenntnis entsprechender Vorstellungen bietet daher Anknüpfungspunkte für die Gestaltung schülergerechten Fachunterrichts.
Im Rahmen des Vortrags wird zunächst ein kurzer Einblick in das Modell der didaktischen Rekonstruktion nach Kattmann sowie dessen Adaption für die Informatik nach Diethelm et al. gegeben, weiterhin ein kurzer Überblick über das Forschungsfeld zur informatikbezogenen Schülervorstellungsforschung. Anschließend werden eine Reihe eigener Untersuchungsergebnisse zum Thema vorgestellt, in denen es um Schülervorstellungen zu Datenbanken und Smartphones sowie zum Kategorisierungsverhalten in Bezug auf informatische Begriffe ging.
Material zum Vortrag
- Brinda, T.: Schülervorstellungen zu informatikbezogenen Themen; Informatikdidaktik-Symposium, 07.12.2017, Saarbrücken. Details