Unterstützung von Lernprozessen im Informatikunterricht der Realschule mit Robotersystemen

Unterstützung von Lernprozessen im Informatikunterricht der Realschule mit Robotersystemen

Ein Ziel des Informatikunterrichts der Realschule bildet die Vermittlung elementarer informatischer Konzepte unter dem Aspekt ihres allgemein bildenden Charakters. Dementsprechend strebt man an, in dieser Altersstufe Methoden und Medien des Unterrichts so zu gestalten, dass die Benutzung spezieller Fachtechniken wie beispielsweise Programmieren nicht im Vordergrund steht. Für die Vermittlung einiger dieser Konzepte bietet sich die Verwendung von Robotersystemen als Unterrichtsmedium an. Gemeint sind damit Baukastensysteme oder Fertiggeräte für den Ausbildungs- und Freizeitsektor. Zusammen mit der grafischen Programmierung dieser Systeme kann der Ansatz dazu beitragen, Lernende auf anschauliche und motivierende Weise mit ausgewählten Bildungsinhalten der Informatik vertraut zu machen, die bisher überwiegend theoretisch vermittelt oder durch Simulationen veranschaulicht werden. Ziel des Projekts sind Aussagen zu Wirkungen von Roboter gestütztem Informatikunterricht betreffend die Lernerfolge und Einstellungen gegenüber dem Schulfach Informatik an der Realschule. Dazu werden Unterrichtsentwürfe für geeignet erscheinende Inhalte erstellt, die einerseits mit realen Robotern und in Vergleichsgruppen mit Robotersimulationen bzw. anderen Lernumgebungen durchgeführt werden. Die begleitende Untersuchung soll Aussagen zum Kompetenzerwerb, zur Nachhaltigkeit der Vermittlungsmethoden, zur Qualität des Unterrichts und zur Akzeptanz bei Lehrenden und Lernenden liefern sowie Erkenntnisse für Verbesserungen gestatten.

Teammitglieder

Bernhard Wiesner

Position:
ehem. Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Homepage:
Telefon:
+49 8272 80050
Fax:
+49 8272 800550
Prof. Dr. Torsten Brinda

Prof. Dr.

E-Mail
Raum:
SA-222
Telefon:
+49 201 18-37248
Fax:
+49 201 18-36897

Publikationen

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  • Kirschner, S.; Wiesner, B.; Brinda, T.: Von Scratch zu Java - ein Konzept für den Einstieg in die objektorientierte Programmierung. In: Weigend, M.; Thomas, M.; Otte, F. (Hrsg.): Informatik mit Kopf, Herz und Hand (Praxisband zur 14. GI-Fachtagung "Informatik und Schule" - INFOS 2011). ZfL-Verlag, Münster 2011. BIB Download Details
  • Weber, M.; Wiesner, B.: Informatische Konzepte mit Robotern vermitteln - Ein Unterrichtsprojekt für die Sekundarstufe I. In: Koeber, B. (Hrsg.): Zukunft braucht Herkunft - 25 Jahre "INFOS - Informatik und Schule". Köllen, Bonn 2009, S. 109-120. BIB Download Details

    Im Vordergrund der bisher veröffentlichten Projekte zur Nutzung von Robotersystemen aus dem Bildungsund Freizeitbereich in der Sekundarstufe I steht vorwiegend der Roboter als Untersuchungsgegenstand, dessen Eigenschaften und Fähigkeiten von den Lernenden erforscht werden. Die Nutzung von Robotern als Unterrichtsmedien für den Informatikunterricht der Sekundarstufe I wird dagegen nur vereinzelt beschrieben. Am Beispiel eines Unterrichtsprojekts wird gezeigt, dass diese Robotersysteme geeignet sind, das Vermitteln einer Reihe informatischer Konzepte zu unterstützen, welche bisher mit weniger praktisch orientierten Methoden unterrichtet wurden. Das beschriebene Projekt zeichnet aus, dass es bezüglich der Unterrichtsmethodik und dem zu leistenden Organisationsaufwand sehr flexibel gehandhabt werden kann. Thematisch geht es bei dem Projekt um die Nachbildung der Abläufe im Wareneingang eines Betriebs. Mehrere Roboter arbeiten zusammen, um Waren von einem Förderband zu einem Lagerplatz zu transportieren. Dabei steuern sie sich gegenseitig, indem sie Nachrichten austauschen. Die Anordnung lässt sich im Informatikunterricht der Sekundarstufe 1 in ausgewählten Teilen realisieren oder im Ganzen als größeres Projekt gestalten.

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  • Wiesner, B.; Brinda, T.: How do Robots Foster the Learning of Basic Concepts in Informatics?. In: Acm (Hrsg.): Proceedings of the 2009 ACM SIGCSE Annual Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education (14th Annual Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education (ITiCSE 2009), Paris). ACM Press, New York 2009, S. 403-403. BIB Download Details

    In the poster a project is presented that investigates the efficiency of using educational robots in early secondary computer science education. Results will be obtained from a comparative study in 9th grade informatics classes.

    Full text in the ACM Digital Library

  • Wiesner, B.: Lernprozesse mit Lernumgebungen unterstützen: Roboter im Informatikunterricht der Realschule. In: Brinda, T.; Fothe, M.; Hubwieser, P.; Schlüter, K. (Hrsg.): Didaktik der Informatik - Aktuelle Forschungsergebnisse - 5. Workshop der GI-Fachgruppe "Didaktik der Informatik". Köllen, Bonn 2008, S. 23-32. BIB Download Details

    Roboter aus dem Hobby- und Bildungsbereich besitzen eine Reihe von Merkmalen, die sie als Unterrichtsmedien zur Vermittlung ausgewählter Inhalte des Informatikunterrichts geeignet erscheinen lassen. Da Aussagen über die Wirksamkeit insbesondere für den Realschulbereich bisher fehlen, wird hier untersucht, welche Einflüsse solcher Systeme auf einzelne Komponenten von Lernprozessen zu erwarten sind und inwieweit diese einzelnen Einflüsse bereits in anderen Untersuchungen bestätigt sind. Auf der Basis eines einfachen Lernprozessmodells und eines für den Informatikunterricht der Realschule typischen Lernszenarios wird ausgeführt, wie Robotersysteme Lernen unterstützen können. Ausgehend von den Effekten auf die Lernprozesskomponenten und den zu erwarteten Einflussfaktoren wird ein Wirkungsschema angegeben, das als Grundlage weiterer empirischer Forschung zur Wirksamkeit von Robotersystemen im Informatikunterricht dienen kann.

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  • Wiesner, B.; Brinda, T.: Using Robots as Teaching Aids in Early Secondary Informatics Education. In: Ifip (Hrsg.): Proceedings of the Joint Open and Working IFIP Conference on ICT and Learning for the Net Generation - LYICT 2008. 2008. BIB Download Details
  • Brinda, T.; Mägdefrau, J.: Zur Gestaltung der informatischen Bildung an Realschulen. Eine kriterienorientierte Betrachtung. In: LOG IN, Jg. 28 (2008) Nr. 150, S. 10-16. BIB Download Details
  • Wiesner, B.: Zustandsorientierte Modellierung eines Robotersystems. In: LOG IN, Jg. 28 (2008) Nr. 150/51, S. 29-36. BIB Download Details
  • Wiesner, B.; Brinda, T.: Erfahrungen bei der Vermittlung algorithmischer Grundstrukturen im Informatikunterricht der Realschule mit einem Robotersystem. In: Schubert, S. (Hrsg.): Didaktik der Informatik in Theorie und Praxis - INFOS 2007. Köllen, Bonn 2007, S. 113-124. BIB Download Details

    Informatische Unterrichtsinhalte lassen sich erfolgreicher vermitteln, wenn Anwendungsbezüge zur Erfahrungswelt und zum Interessenfeld der Lernenden geschaffen werden. In diesem Zusammenhang richtet sich das Interesse auf einfache Robotersysteme als Unterrichtsmedium und als Unterrichtsgegenstand. Vorgestellt werden die Ergebnisse einer Fallstudie, die exemplarisch untersucht, inwieweit ein Robotersystem als Unterrichtsmedium die Vermittlung von Informatikinhalten der Sekundarstufe I unterstützen kann.

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Vorträge

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  • Brinda, T.: Zur informatischen Bildung an der Realschule - Eingeladener Vortrag; IT-Tag der oberfränkischen Realschulen, 26.07.2006, Realschule Forchheim.