Bei der Einführung in die Programmierung kommen in der Schule häufig Systeme wie Scratch oder Greenfoot zum Einsatz. Programmiert werden damit dann häufig Animationen (Scratch), Spiele, Marsrover o.ä. Damit erfolgt dann zwar ein Einstieg in die Programmierung - eine Erklärung von Informatiksystemen aus dem Alltag der Schüler*innen findet jedoch weitestgehend nicht statt. Schüler*innen wird dann oft nicht klar, was dieser Einstieg mit realer Programmierung zu tun hat.

Aufgabe

Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst eine Literaturrecherche im Hinblick auf für die Erklärung von Ausschnitten der durch Digitalisierung geprägt Welt geeigneten Anfangsbeispiele zur Programmierung in Schulbücher, Handreichungen oder wissenschaftlichen Texten erfolgen. Dann sollen Informatiksysteme aus der Lebenswelt der Schüler*innen (wie z. B. Mähroboter, Saugroboter, selbstfahrende Fahrzeuge, Smarthome-Systeme, Supermarktkasse, o.ä.) im Hinblick auf ihre Rekonstruierbarkeit mit Systemen wie Scratch oder Greenfoot untersucht werden. Für mindestens ein solches System soll dann eine möglichst weitreichende Implementierung in einer der genannten Umgebungen erfolgen. Darauf aufbauend soll dann dargelegt werden, welche Teile von Schüler*innen entwickelt werden könnten und wie das jeweilige System problemorientiert schrittweise von einer rudimentären Ausgangsimplementierung zu einem funktionsfähigen System erweitert werden könnte mit dem Ziel, daran Grundkonzepte der Programmierung zu erlernen.

Hinweis

Das Thema kann sowohl im Rahmen einer Bachelorarbeit als auch als Masterarbeit bearbeitet werden. Während bei einer Bachelorarbeit der Schwerpunkt auf der Systementwicklung und der Identifizierung möglicher Ausbaustufen liegen würde, wären im Fall einer Masterarbeit weiterführende Implementierungen und die Einbettung in ein Unterrichtskonzept mit Materialentwicklung zu berücksichtigen.

Formative Assessments können eingesetzt werden, um den Kompetenzstand von Schüler*innen zu erfassen. Basierend auf diesen Ergebnissen können der Unterricht adaptiert oder individuelle Ressourcen für Schüler*innen zur Verfügung gestellt werden.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit sollen zunächst mit einer Literaturanalyse verschiedene Einsatzszenarios von formativen Assessments (diagnostischen Tests) ermittelt werden. Basierend auf den Ergebnissen soll ein Online-Fragebogen entworfen werden, der sich an Lehrkräfte richtet und die Verwendung von formativen Assessments im Unterricht erfasst. Abschließend soll eine entsprechende Erhebung durchgeführt und ausgewertet werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet.

Diagramme können die Entwicklung von Programmen unterstützen.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit soll die Verwendung von Diagrammen im Bereich Programmierung in Schulbüchern analysiert werden. Basierend auf den Analyseergebnissen soll herausgearbeitet werden, welche Aufgabenformate sich potenziell in Online-Assessments umsetzen lassen und inwieweit diese automatisch ausgewertet werden können.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breiterer Analysekorpus bei den Materialien und ein größerer Umfang bei der Entwicklungsarbeit an Aufgaben für ein Online-Assessment erwartet.

Zur Verbesserung von Online-Assessments müssen in der Programmierausbildung gängige Aufgabentypen auch für solche Szenarien geeignet implementiert werden.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein üblicher Aufgabentyp analysiert werden und für ein Online-Assessment-System implementiert werden. Anschließend sollen Aufgaben zur Demonstration entwickelt werden. Die Benutzeroberfläche soll mittels einer Studie auf Benutzerfreundlichkeit überprüft werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde die Umsetzung eines aufwendigeren Aufgabentyps, die Entwicklung eines breiteren Aufgabenpools und ein größerer Umfang der empirischen Studie erwartet.

Um die Kompetenzen von Schüler*innen im Bereich Programmierung differenziert zu diagnostizieren, können formative Assessments eingesetzt werden.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit soll zu einem oder zu mehreren Konzepten der Programmierung (z.B. Schleife, Bedingte Anweisung, Variable, Methode) ein Assessment entwickelt und durchgeführt werden. Die Entwicklung soll zum einen auf Grundlage einer theoretischen Auseinandersetzung mit den Konzepten und zum anderen basierend auf fachdidaktischer Literatur stattfinden. Anschließend sollen die Durchführung eines entwickelten Assessments mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde in jedem Fall eine Durchführung des Assessments und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Das Erlernen der objektorientierten Programmierung bereitet nach wie vor vielen Schüler*innen große Schwierigkeiten. Um ein erfolgreiches Lernen erzielen zu können, müssen Schüler*innen tragfähige und langlebige Vorstellungen zu den Konzepten entwickeln. Es gibt bislang kaum Instrumente für den schulischen Einsatz, um (Fehl-)Vorstellungen von Schüler*innen zu Konzepten der Objektorientierung zu erheben.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit sollen Vorstellungen von Schüler*innen zur objektorientierten Programmierung mithilfe einer Literaturrecherche gelistet und kategorisiert werden. Das Zusammentragen der Vorstellungen soll dann im nächsten Schritt dazu genutzt werden, um ein adäquates Instrument (z.B. Fragebogen, Test, Interviewleitfaden) für die Vorstellungserhebung zu entwickeln. Je nach Art der Abschlussarbeit könnte das Instrument dann zusätzlich erprobt und evaluiert werden. Ggf. sollten dann auch Schlussfolgerungen für die Unterrichtsgestaltung gezogen werden. Unterschiedliche Schwerpunktsetzungen sind nach Absprache möglich.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

Das fachliche und sprachliche Lernen findet im Fachunterricht immer nur gemeinsam statt. Damit ist eine gezielte Sprachbildung Aufgabe aller Fächer. Für den Informatikunterricht gibt es allerdings kaum entwickelte und erprobte Konzepte bzw. Unterrichtsreihen, die unter besonderer Berücksichtigung der Sprachbildung gestaltet sind.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit soll eine Maßnahme entwickelt werden, um die sprachliche Handlung „Beschreiben“ von Quelltexten im Informatikunterricht zu fördern. Dazu soll die Schreibaufgabe „Beschreibe einen Quelltext“ anhand von unterschiedlichen Beispielen analysiert und mithilfe des Genre-Cycles  in einen unterrichtlichen Kontext eingebettet werden. Hierbei sind unterschiedliche Schwerpunktsetzungen bzgl. Inhalt und Jahrgangsstufe möglich.

Das fachliche und sprachliche Lernen findet im Fachunterricht immer nur gemeinsam statt. Damit ist eine gezielte Sprachbildung Aufgabe aller Fächer. Für den Informatikunterricht gibt es allerdings kaum entwickelte und erprobte Konzepte bzw. Unterrichtsreihen, die unter besonderer Berücksichtigung der Sprachbildung gestaltet sind.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit sollen ausgewählte fundierte sprachliche Förderinstrumente, die bereits in anderen Fächern erfolgreich genutzt werden, auf den Informatikunterricht angewandt werden. Dazu soll eine Unterrichtsreihe zu einem beliebigen Inhaltsfeld entwickelt und ggf. erprobt werden. Hierbei sind unterschiedliche Schwerpunktsetzungen bzgl. Inhalt und Jahrgangsstufe möglich.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

Das Interesse von Lernenden stellt einen zentralen Faktor für den Erfolg von Lernaktivitäten dar. Existierende Forschungsergebnisse aus anderen Fachbereichen deuten darauf hin, dass eine von den Schüler*Innen empfundene Nützlichkeit des Gelernten einen positiven Effekt auf deren Interesse am Lerngegenstand haben kann. Ob dies auch bei informatischen Fachinhalten wie bspw. Daten und Informationen bestätigt werden kann, ist bis jetzt nicht erforscht.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit sollen literaturbasiert Hypothesen über den Einfluss der Nützlichkeit des Gelernten auf das Interesse erarbeitet werden. Darauf aufbauend soll literaturbasiert ein (Online-)Fragebogen entwickelt werden, mit dem die Hypothesen überprüft werden sollen. Die Durchführung einer Erhebung soll mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Analyse, eine Durchführung der Erhebung und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Die kontextliche Einbettung bei der Vermittlung von informatischen Fachinhalten ist weit verbreitet (siehe z.B. Informatik im Kontext). Zudem existieren Forschungsarbeiten aus anderen Fachbereichen, die das Interesse von Schüler*Innen an unterrichtlichen Kontexten untersucht haben. Es ist jedoch wenig über zugrundeliegende Faktoren bekannt, die das Interesse an solchen Kontexten beeinflussen können.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit sollen basierend auf Literaturanalysen begründete Hypothesen über mögliche Einflussfaktoren auf das Interesse von Schüler*Innen an unterrichtlichen Kontexten entwickelt werden. Zudem soll literaturbasiert ein (Online-)Fragebogen entwickelt werden, mit dem solche Einflussfaktoren identifiziert werden können. Die Durchführung einer Erhebung soll mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Analyse, eine Durchführung der Erhebung und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Die kontextliche Einbettung bei der Vermittlung von Fachinhalten ist nicht nur im Informatikunterricht weit verbreitet (siehe z.B. Chemie, Physik, Biologie oder Informatik im Kontext). Neben zahlreichen weiteren Gelingensbedingungen stellt auch das Interesse der Schüler*Innen einen zentralen Faktor während des Lernprozesses dar, der insbesondere den Lernerfolg beeinflusst. Über die Interessen von Schüler*Innen zu verschiedenen unterrichtlichen Kontexten ist bis jedoch wenig bekannt.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst aus fachdidaktischer Perspektive verschiedene unterrichtliche Kontexte zu einem ausgewählten informatischen Fachinhalt entwickelt werden. Zudem ist ein (Online-)Fragebogen zu entwerfen, der das Interesse von Schüler*Innen an diesen Kontexten erfasst. Die Durchführung einer Erhebung soll mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde entsprechend eine Durchführung der Erhebung und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Die Kultusministerkonferenz legt im Bereich Bildungswissenschaften des Lehramtsstudiums eine informatische Grundbildung für alle angehenden Lehrkräfte fest. Ob und wie diese flächendeckend von Universitäten mit Lehramtsstudiengängen umgesetzt wird, ist bislang nicht erfasst worden.

Aufgabe:

Durch diese Arbeit soll ein Überblick über den aktuellen Stand von informatischen Inhalten im Lehramtsstudium gegeben werden. Dabei sollen exemplarisch Kurse mit digitalisierungsbezogenen Inhalten hinsichtlich ihrer informatischen Inhalte analysiert werden. Eine Schlussfolgerung bezüglich der womöglich ausstehenden beziehungsweise bestehenden Angebote wird am Ende dieser Ausarbeitung erwartet.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Mastermasterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit wird eine vollständige Analyse und Ausarbeitung aller Universitäten mit Lehramtsausbildung in Deutschland und exemplarisch im internationalen Ausland erwartet.

Algorithmen begegnen uns durch Informatiksysteme stets im Alltag (z.B. beim Entsperren des Smartphones, der Nutzung einer App, bei Office-Anwendungen u.v.m.). Außerhalb dieser Systeme kommen jedoch auch – oftmals nicht direkt erkennbar – algorithmische Vorgehensweisen (bspw. bei der Suche nach einem Begriff im Lexikon) vor. Somit verfügen wir über ein gewisses Alltagswissen (Commonsense) über Algorithmen. Bisher existieren wenige Aufgaben, die fundamentale Kenntnisse hierzu erfassen können.

Aufgabe:

Ziel dieser Arbeit ist es, begründet Aufgaben zu entwickeln, die das Alltagswissen über Algorithmen erfassen können. Hierzu soll an bestehende Arbeiten zum Commonsense Computing angesetzt und das Aufgabenformat adaptiert werden. Die lebensweltbezogenen Beispiele werden ausgearbeitet, ins entsprechende Aufgabenformat übertragen und schließlich an Personengruppen verschiedener Vorkenntnisse erprobt.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Mastermasterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit wird eine entsprechend breitere Analyse und Ausarbeitung erwartet. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

In aktuellen Dokumenten, die Vorgaben der zu erreichenden digitalisierungsbezogenen Kompetenzen in der Ausbildung von Lehrenden tätigen, findet sich zunehmend der Begriff der informatischen Grundbildung. Diese sollten angehende Lehrkräfte während ihrer Schullaufbahn zumindest zum Teil erlangt haben. Es ist anzunehmen, dass die informatischen Kenntnisse aufgrund unterschiedlicher Lehrkonzepte der Schulen und individuell belegter Kurse stark divergieren. Dennoch nutzen Studierende Informatiksysteme seit einigen Jahren mit womöglich geringen Vorkenntnissen, wodurch sich möglicherweise wiederum Vorstellungen zu Informatikkonzepten ausgeprägt haben können, die bishernoch nicht im größeren Maße erfasst worden sind.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Vorstellungen von Lehramtsstudierenden zu einer Auswahl an grundlegenden Konzepten der Informatik erfasst werden. Im ersten Schritt sollen diese grundlegenden Konzepte aus den Rahmenvorgaben nachvollziehbar ermittelt werden. Im Anschluss folgen die Erstellung geeigneter Erhebungsinstrumente entsprechender Methoden (bspw. Interviews, Assoziationstests, Testitems), deren Auswertung und abschließend eine Schlussfolgerung hinsichtlich der Ausbildung von angehenden Lehrkräften.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Mastermasterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Bachelorarbeit würde eine Fokussierung auf einen der beiden Schritte angestrebt. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

Während Informatikunterricht in der Sek. I und in der Sek. II in Pflicht- und Wahlpflichtangeboten als etabliert gelten kann, sind didaktische Ansätze für und unterrichtliche Umsetzungen in der Primarstufe noch selten. Vorhandene Arbeiten zeigen, dass eine didaktische Aufbereitung informatischer Themen auch für diese Altersgruppe möglich ist. Zudem gibt es politische Bereitschaften, Möglichkeiten einer informatischen Bildung im Primarbereich zu prüfen.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit soll eine systematische Literaturanalyse zu Ansätzen, Konzepten und Umsetzungen informatischer Konzepte im Primarbereich erfolgen. Dazu soll Literatur in nationalen und internationalen Quellen recherchiert, analysiert und kriterienorientiert strukturiert und im Hinblick auf relevante Erkenntnisse für die Gestaltung einer informatischen Bildung in dieser Altersstufe ausgewertet werden.

Lebensweltliche Kontexte werden im informatikdidaktischen Ansatz "Informatik im Kontext" als Ausgangspunkt für die Vermittlung informatischer Ideen und Fachkonzepte verwendet. Es gibt bislang kaum Erkenntnisse, welche Alltagsvorstellungen Schülerinnen und Schüler zu solchen Kontexten und den darin auftretenden informatischen Fachkonzepten haben.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit sollen die Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern zum gewählten Bereich mittels geeigneter Methoden (z. B. Assoziationstests, Testitems, Interviews) erfasst, ausgewertet und Schlussfolgerungen für die Unterrichtsgestaltung gezogen werden. Hierbei sind unterschiedliche Schwerpunktsetzungen möglich.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

Forschungsergebnisse zeigen, dass ausgearbeitete und gut dokumentierte Lösungsbeispiele (worked out examples) förderlich für den Erwerb von Methodenkompetenzen sein können.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll der Forschungsstand zu Lösungsbeispielen in der informatischen Bildung dargestellt werden. In Abstimmung mit einem oder mehreren Schulpartner/n sollen dann Lösungsbeispiele zu vorher abgestimmten Themen erarbeitet und im praktischen Einsatz erprobt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor-, Master- oder Staatsexamensarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Master- oder Staatsexamensarbeit wird eine entsprechend vertiefte Analyse und breitere Umsetzung erwartet.

Argumentationsprozesse und begriffliches Verständnis von Schülerinnen und Schülern im Informatikunterricht sind bislang wenig erforscht. 

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll daher im Rahmen einer kleinen empirischen Studie eine Praxiserkundung stattfinden. Vorgesehen ist, die Argumentationsprozesse von Lernenden beim objektorientierten Programmieren in individuellen Interviews aufzuzeichnen. In der Auswertung soll der Umgang mit Fachbegriffen, das Begriffswissen und die Argumentationsprozesse der Lernenden analysiert und ausgewertet werden. 

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet.

Für schulrelevante Informatikkonzepte existieren bedingt durch Schulbücher, Handreichungen, Lehrplanvorgaben oder andere verfügbare Unterrichtsmittel verschiedene unterrichtliche Vermittlungskonzepte.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll durch eine Kombination aus Literaturanalyse und schriftliche Befragung von Informatiklehrkräften ein Überblick über die verschiedenen Zugängen zu einem jeweils abgegrenzten Fachgegenstand der Informatik gegeben werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor-, Master- oder Staatsexamensarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Master- oder Staatsexamensarbeit würde eine entsprechend breitere Analyse erwartet.

Schülergeeignete Lernsoftware zur Visualisierung und Exploration wird für viele Gegenstände der Informatik benötigt. Zu einer Reihe von Gegenständen existieren prominente Lösungen, in vielen anderen Bereichen gibt es noch Entwicklungsbedarf.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll der Forschungsstand zu Lernsoftware und Unterrichtsmitteln für den gewählten Gegenstandsbereich beleuchtet werden. Basierend auf dieser Analyse ein eigener Ansatz für eine Lernsoftware begründet werden. Die Entwicklung dieser Software ist in den Etappen Analyse, Entwurf und Implementierung darzustellen. Abgeschlossen werden soll diese Arbeit mit einem kurzen Tauglichkeitstest.

Hinweis:

Die Arbeit ist von ihrem Implementierungsaufwand her eher weniger als Bachelor-Arbeit geeignet. Eine entsprechende Reduktion und Eingrenzung ist aber nicht ausgeschlossen.