Projekte

Debugging im Unterricht: Schluss mit Turnschuhdidaktik

Selbstständig Fehler zu finden und zu beheben stellt für Programmieranfängerinnen und Programmieranfänger eine große Hürde dar, die im Informatikunterricht oftmals zu Frustration und gar zu Abneigung führen kann. Mitunter wird dies auch zu einer großen Herausforderung für die unterrichtende Lehrkraft, die von Schüler-PC zu Schüler-PC eilt und versucht, allen möglichst gerecht zu werden. Nur indem Schülerinnen und Schüler befähigt werden, selbstständig und erfolgreich ihre Programmierfehler zu beheben, also zu debuggen, kann diesem Problem der "Turnschuhdidaktik" beigekommen werden. Debuggen unterscheidet sich dabei von allgemeinen Programmierfertigkeiten und muss explizit gelehrt werden. Darüber hinaus spielen Debugging-Fähigkeiten nicht nur im Programmierbereich eine große Rolle: Debugging ist auch in unserem Alltag allgegenwärtig und Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die explizite Vermittlung von Debugging-Fähigkeiten zu einem Transfer von Debugging-Fähigkeiten über die Programmierdomäne hinaus führen kann. Auch daher wird Debugging vermehrt im Kontext von Computational Thinking diskutiert. Dennoch ist Debugging sowohl im Klassenzimmer als auch in der informatikdidaktischen Forschung ein unterrepräsentiertes Thema und es gibt überraschend wenige Studien, Materialien und Konzepte, die sich mit der expliziten Vermittlung von Debuggingfähigkeiten beschäftigen. Folglich sind Anfänger beim Erwerb von Debugging-Fähigkeiten oft auf sich allein gestellt. In diesem Forschungsprojekt wird Debugging aus fachdidaktischer Sicht analysiert und werden Strategien zur Integration in den Unterricht entwickelt und evaluiert (gefördert durch das Google PD Grants program, ehemals Google CS4HS) .
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Smerge: VCS für blockbasierten Sprachen

Professionelle Softwareentwicklung wäre ohne Versionskontrollsystem undenkbar: Dadurch werden ganz eigene Möglichkeiten der Kollaboration eröffnet, Datensicherheit hergestellt und die Projekkoordination unterstützt. Ähnliches gilt für den Einsatz von Versionskontrollsystemen (VCS) in der Schule: Kein USB-Stick-Wahnsinn, keine Probleme nach den Ferien wie "Was war denn nochmal meine aktuelle Version", kein "Mein Mitschüler ist krank, ich komme nicht an unseren Code". Allerdings weisen professionelle Werkzeuge wie git eine enorm hohe Komplexität auf, die selbst professionellen Softwareentwicklern Probleme bereitet. Mit Smerge haben wir ein Versionskontrollsystem für die blockbasierte Sprache Snap! entwickelt, welches die Vorteile von VCS mit einer intuitiven und einsteigerfreundlichen Nutzung verbindet. Hierdurch können auch Programmieranfänger von den Möglichkeiten eines VCS zur Kollaboration und zum Tinkern profitieren und erlernen dabei ganz intuitiv die genuin informatische Formen der Kollaboration, die diese Werkzeuge ermöglichen (gemeinsam mit Stefan Seegerer).
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Machine Learning: Kein Hexenwerk!

Maschinelles Lernen ist das Trendhema der letzten Jahre: Durch rasante technologische Fortschritte ergeben sich immer mehr Bereiche in unserem Leben, die durch maschinelle Lernverfahren und künstliche Intelligenz beeinflusst und geprägt werden. Um ein grundlegendes Verständnis für Grenzen und Möglichkeiten und damit die Voraussetzung für die gesellschaftliche Diskussion über den Umgang mit diesen Entwicklungen und deren Einfluss auf unsere Leben zu schaffen, gibt es eine Vielzahl spannender Werkzeuge und Konzepte für den (Informatik)Unterricht. Diese fokussieren sich aber zumeist auf "Supervised Learning" als eines von drei Paradigmen maschinellen Lernens und ermöglichen nur selten einen echten "Blick hinter die Kulissen", da die eigentliche "Magie" oftmals weggekapselt wird. Mit SnAIp zeigen wir genau das: Maschinelles Lernen ist kein Hexenwerk. Mit unserem Framework können die Schülerinnen und Schüler die "Black Box" öffnen, indem Reinforcement wie Unsupervised Learning Algorithmen selber implementiert werden - und das alles in der einsteigerfreundlichen blockbasierten Programmiersprache Snap!. Mithilfe des frei verfügbarem Curriculum wird ein konstruktionistischer Weg beschrieben, maschinelles Lernen und seine zentralen Ideen und Prinzipien im Unterricht zu vermitteln (gemeinsam mit Sven Jatzlau & Stefan Seegerer).
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FÜr Informatik begeistern!

Informatik macht Spaß! Und bietet eine Vielzahl an Kontexten, die Möglichkeiten eröffnen, um kreativ und gestalterisch tätig zu werden. Damit Jung und Alt genau diese Begeisterung für Informatik spüren können, haben wir eine Vielzahl an Outreach-Aktivitäten und Projekten im Angebot. Im Rahmen von verschiedenen regionalen wie internationalen Events können die Teilnehmerinnen und Teilnehmer etwa ihren eigenen Schmuck programmieren und am 3D-Drucker ausdrucken, ihre Kleidung mit Hilfe von Microkontrollern, Sensoren und Aktoren "smart" machen oder aber gruselige Spinnenroboter über den Friedhof schicken, um Süßigkeiten einzusammeln (gemeinsam mit dem Team von Computingeducation.de).
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Workshops und Vorträge

Auswahl

  • Finde den Fehler! Strategien und Unterrichtshilfen für das Debuggen im Unterricht., Workshop, 19. Informatiktag NRW, Bonn, 30.03.2020
  • Kein Hexenwerk - Maschinelles Lernen in Snap!, Workshop, 6. Hessischen Junglehrertagung von T3 und MNU, Darmstadt, 07.03.2020
  • Kein Hexenwerk - Maschinelles Lernen in Snap!, Workshop, 13. Informatiklehrertag Bayern — ILTB, Würzburg, 11.03.2020
  • Finde den Fehler! Strategien und Unterrichtshilfen für das Debuggen im Unterricht., Workshop, Zentrum für Lehrerinnen- und Lehrerbildung, Erlangen, 14.01.2020
  • Kein Hexenwerk - Maschinelles Lernen in Snap!, Workshop, Zentrum für Lehrerinnen- und Lehrerbildung, Erlangen, 21.11.2019
  • Debugging mit Plan – Schluss mit der Turnschuhdidaktik, Workshop, Google PD Grant, Fulda, 8-10.11.2019
  • SnAIp! - Explore the magic with us, Workshop, Fortbildung für bayrische Realschulreferendare, Erlangen, 10.10.2019
  • commit -m "Smerge – an easy-to-use version control system for Snap!", Demo, Blocks and Beyond 2019, Memphis, 18.10.2019
  • SnAIp! - Explore the magic with us, Vortrag, Snap! Conference 2019 — SnapCon, Heidelberg, 25.09.2019
  • Among Scarabs and Bugs - a live action debugging escape game, Workshop, Snap! Conference 2019 — SnapCon, Heidelberg, 25.09.2019
  • commit -m "Smerge – an easy-to-use version control system for Snap!", Ignite Talk, Snap! Conference 2019 — SnapCon, Heidelberg, 24.09.2019
  • SnAIp! - Explore the magic with us, Workshop, Snap! Conference 2019 — SnapCon, Heidelberg, 23.09.2019
  • Finde den Fehler! Strategien und Unterrichtshilfen für das Debuggen im Unterricht., Workshop, Zentrum für Lehrerinnen- und Lehrerbildung, Erlangen, 09.07.2019
  • Die digitale Welt gestalten - Informatische Bildung in der Grundschule, Workshop , Hermann-Hedenus Grundschule, Erlangen, 02.04.2019
  • Finde den Fehler! Strategien und Unterrichtshilfen für das Debuggen im Unterricht. , Workshop, 17. GI-Tagung zur Schulinformatik in Berlin und Brandenburg — IBBB, Berlin, 21.03.2019
  • Softwarequalität im Unterricht, Workshop, Zentrum für Lehrerinnen- und Lehrerbildung, Erlangen, 22.10.2018
  • Softwarequalität im Unterricht, Workshop, Zentrum für Lehrerinnen- und Lehrerbildung, Erlangen, 27.11.2017

Publikationen

2019

2018

2017