[Informatik-Unterricht] Einen Arduino programmieren in Klasse 8

 Informatik-Unterricht, Technisches  1 Response »
Dez 232018
 

Seit mehreren Wochen bin ich dabei, testweise mit Arduinos in Klasse 8 im Wahlpflichtfach Informatik zu arbeiten. Bisher hatten wir die LEGO-Mindstorms verwendet und uns in den Parallelkursen abgewechselt. Weitere Inhalte in Klassen 8 sind Programmierung mit Scratch und Grundlagen der Informatik (da der Informatik-Unterricht in Klasse 8 startet).

Die Kompetenzen zu dem bisherigen Block (ca. 8 Wochen dreistündig) sind Folgende:

  • die Roboter-Sensoren nennen und deren Aufgaben beschreiben.
  • in der Programmiersprache NXC das Ansteuern der Sensoren implementieren.
  • Kontrollstrukturen implementieren und so auf Signale der Sensoren reagieren.
  • Variablen anhand von gegebenen Aufgaben implementieren.

Diese sollen entsprechend vergleichbar mit dem Arduino statt dem LEGO Mindstorms abgedeckt werden.

das von uns verwendete Set von Funduino
Continue reading »

Bausteine und Impulse zur Förderung medialer und informatischer Bildung durch das „Digital.learning.lab“ Hamburg

 Informatik-Unterricht, Lernwerkzeuge, Schule allgemein, Technisches  No Responses »
Sep 162018
 

Letzten Donnerstag wurde das digital.learning.lab vom Hamburger Bildungssenator Thies Rabe auf einer großen Veranstaltung mit zahlreichen Workshops und Gesprächsrunden am Gymnasium Altona vorgestellt und die webbasierte Plattform mit Unterrichtsmaterialien, Toolbeschreibungen und Rezensionen zu externem Materialien veröffentlicht. Die Plattform zu Bildung und Digitalisierung wurde von der Technische Universität Hamburg (TUHH), der Behörde für Schule und Berufsbildung (BSB) und der Joachim Herz Stiftung entwickelt.

Startseite des digital.learning.labs, Strukturiert nach den Kompetenzen des KMK Strategiepapiers

Ich arbeite seit einem halben Jahr bei der Initiative „digitale Unterrichtsbausteine“ der BSB mit, die ein Kernelement des digital.learning.labs darstellen und habe mit einem Kollegen aus der Informatik einen unserer Bausteine in einem Workshop am Gymnasium Altona vorgestellt. Die Unterrichtsbausteine verschiedener fachlicher Schwerpunkte von Deutsch über Religion bis Mathe werden erstellt, um Impulse für die Umsetzung der Digitalstrategie der Kultusministerkonferenz in Hamburg zu setzen. Das Strategiepapier der KMK-Konferenz von 2016 bietet Orientierung, welche Schwerpunkte zu Bildung und Digitalisierung in allen Fächern aller Schulen aller Bundesländer zukünftig erwartet werden. Hierzu gibt es durchaus auch kritische Anmerkungen von Seiten der Gesellschaft für Informatik, wie in einem Vortrag auf unserer Fachtagung der SH-HILL von Prof.Dr.Torsten Brinda.
Das praktische, konkrete Arbeiten an gutem Unterricht ist motivierend und es gibt auch Gestaltungsspielraum zu Schwerpunktsetzungen. So haben wir als Zweierteam uns entschieden, zunächst Bausteine zu entwickeln, die eher grundlegende Themen der Informatik betreffen, wie sie in den Hamburger Bildungsplänen in Natur und Technik im Bereich „Daten und Informationen“ für Klasse 5 und 6 formuliert sind. So war unser erster Baustein entstanden unter der Fragestellung „Wie passen hunderte von Fotos und Videos auf einen USB-Stick?“ und zielte damit auf den Aspekt des Dagstuhl-Dreiecks „Wie funktioniert das?“.

Unser zweiter Baustein, nun öffentlich, bezieht sich ebenfalls auf Klasse 5 und 6, indem eine kleine Ampelsteuerung mit Arduino als Unterrichtsvorhaben vorgestellt wird: „Wie funktioniert eine Ampelsteuerung?“

Der dritte Baustein, der Schwerpunktthema im Workshop war und auch praktisch von Fachkolleg_innen und anderen interessierten Lehrkräften in den beiden Workshops erprobt wurden bezieht sich auf den Wahlpflichtbereich Klasse 8/9 Informatik mit „Wie funktionieren Sprachnachrichten?“, wozu wir in einer Doppelstunde natürlich nur ansatzweise Antworten erarbeiten können.

Mit der App „phyphox“ der RWTH Aachen lassen sich mit einem mobilen Endgerät Schallwellen aufzeichnen und als CSV-Daten exportieren. Diese lassen sich in einer Tabellenkalkulation analysieren und anschließend werden mit Audacity weitere Attribute von Audio-Daten unter die Lupe genommen. Soweit im Groben die Idee. Im Praxistest zeigten sich einige Potentiale der Überarbeitung, aber auch Zustimmung zur Baustein-Idee. Schön wären vor allem:

  • Audacity als App (existiert – bisher – nicht)
  • eine Rückübersetzung einer CSV-Datei als Audio-Datei / Klang, z.B. als Import in Audacity

Den vierten Baustein zu „Datenkompression“ konnten wir im Workshop nur kurz andeuten, aber vielleicht ergibt sich ja nochmal eine Gelegenheit, die Bausteine der Öffentlichkeit schmackhaft zu machen.

Pressemitteilungen und weitere Artikel zum Thema „Digital.learning.lab“:

10 Jahre als Lehrer bloggen – und der aktuelle Einsatz von Blogs im Unterricht?

 Informatik-Unterricht, Lernwerkzeuge, Projektarbeit u Exkursionen, Schule allgemein  No Responses »
Apr 172018
 

Am vergangenen Wochenende habe ich im Rahmen der diesjährigen SH-HILL-Fachtagung, die wir als Fachgruppe dies Jahr in die Tagung „Bildung in der digitalen Welt“ des Landesinsitutes für Lehrerbildung Hamburg integriert hatten, einen Workshop zu „Blogs als Lerntagebuch“ angeboten.

Als Ankündigungstext und Konzept hatte ich geschrieben:

„Lerntagebücher als Werkzeuge der Lernprozess-Reflexion bekommen durch webbasierte, interaktive Systemen wie Blogs im Vergleich zur traditionell-schriftlichen offline-Lerntagebüchern die Dimension der globalen Öffentlichkeit und bieten eine einfache Möglichkeit der Vernetzung durch Kommentarfunktionen und RSS-Feeds.
Im Workshop sollen verschiedene Praxisbeilspiele aus verschiedenen Unterrichtsszenarien in Sek. I vorgestellt und diskutiert werden, auch in Hinblick auf die Bevorzugung von Blogs gegenüber alternativen CMS oder sozialen Netzwerken zur Lernprozess-Reflexion.
Es ist auch möglich, im Workshop eigene Blogs einzurichten, wenn Rechner mitgebracht werden.“

Continue reading »

Fachtagung der GI-Fachgruppe für Informatik-Lehrerinnen und -Lehrer in SH und HH (SH-HILL) 2017

 Informatik-Unterricht, Lernwerkzeuge, Schule allgemein, Technisches  No Responses »
Mai 082017
 

Nachdem ich die SH-HILL Fachtagungen der letzten Jahre verpasst hatte, da ich in Lateinamerika war, war ich letztes Wochenende trotz Elternzeit in Lübeck, um mich mit Fachkolleg_innen über Unterricht, Bildungspolitik und verschiedene andere Themen auszutauschen.

Seit meiner Studienzeit war ich recht regelmäßig bei den Tagungen und habe von dort Informationen, Ideen und Kontakte für den beruflichen Alltag als Informatiklehrer mitgebracht. Dieses Jahr habe ich mich entschieden selbst aktiver in die GI-Fachgruppe einzusteigen und mich als stellvertretenden Sprecher der SH-HILL wählen lassen.

Die Gesellschaft für Informatik (GI) engagiert sich bildungspolitisch für eine Stärkung informatischer Bildung in Schule, wie aktuell in einer ausführlichen Stellungnahme zur KMK Strategie zu „Bildung in der digitalen Welt“. Dies war auch Thema auf der diesjährigen SH-HILL Fachtagung im Johanneum zu Lübeck, auf der nach einer Sprecherin des Institutes für Schulentwicklung Schleswig-Holstein (IQSH) Prof. Dr. Torsten Brinda von der GI Argumente für eine Nebeneinander einer fachübergreifenden digitalen Medienbildung und einer verbindlichen informatischen Bildung lieferte und hervorhob, das der im KMK beschriebene „integrative“ Ansatz einer digitalen Bildung (zu verstehen als „alle Fächer beteiligen sich ein bisschen“) nicht ausreicht. Ein Ansatz zur Diskussion um das Verhältnis von digitaler Bildung und informatischer Bildung liefert das Dagstuhl Dreieck, in dem deutlich wird, dass gerade die technologische, gestalterische Seite nicht nebenbei ohne Fachausbildung und -kompetenz unterrichtbar ist aber unabdingbar für eine mündige Teilhabe an der digitalen Welt ist. Die Vortragsunterlagen von Prof. Brinda sollen in Kürze auf der Webseite zur Fachtagung veröffentlicht werden, diese werde ich dann entsprechend verlinken.

Quelle: https://www.gi.de/aktuelles/meldungen/detailansicht/article/dagstuhl-erklaerung-bildung-in-der-digitalen-vernetzten-welt.html

Ich besuchte dieses Jahr nur einen Workshop am Vormittag, dieser lautete „Spielerisch erfahren wir das Internet funktioniert“ von Christian Borowski und beinhaltete eine von der Universität Oldenburg entwickelte und in zahlreichen Grundschulen erprobte Unterrichtseinheit zu den grundlegenden Komponenten und Kommunikationsabläufen beim Aufrufen einer Webseite. Ganz ohne Rechner mit Papier und Bindfäden sowie Aufstellungen im Raum und Protokollbuch wird das Thema Netzwerke in mehreren Durchläufen am Modell erläutert, gefestigt und noch einmal gefestigt, damit die Prinzipien auch wirklich verstanden werden. Eine Berufsschullehrerin im Raum war ebenso interessiert, dies für ihre Jugendlichen Schüler_innen zu verwenden, wie ich für meine Kurse in Klasse 8 beim Thema Netzwerktechnik. Nicht nur Grundschüler_innen haben etwas von greifbaren Modellen, außerdem lässt sich das vorgestellte Konzept vertiefen und bei Bedarf erweitern: http://begeistern.fuer.informatik.uni-oldenburg.de/

[Informatik-Unterricht] Dynamische Systeme modellieren und simulieren

 Informatik-Unterricht, Lernwerkzeuge, Mathematik-Unterricht  No Responses »
Apr 172017
 

Als Thema in der Oberstufe ist „Simulation komplexer Systeme“ im Bildungsplan der Hamburger Schulinformatik verbindlich. Da ich in Studium oder bisherigem Berufsleben keine Berührung mit diesem Thema hatte, arbeite ich mich gerade schrittweise in das Thema ein.

An unserer Schule haben wir eine Lizenz für den Consideo-Modeller, mit dem sich nach Vorgaben auf das Zentralabitur vorbereiten lässt. Leider gibt es scheinbar keine freie und aktuelle Softwarelösung zu den entsprechenden Anforderungen im Zentralabitur. (siehe: http://www.hamburg.de/contentblob/4428498/cdd77f6e20d9397da7c4870273f7920d/data/abitur-a-heft-2017.pdf ab S.108) Etwas ältere Informationen zum Thema sind auch hier zu finden: http://bildungsserver.hamburg.de/simulation/

Dynamische, komplexe Systeme sind nicht ohne weiteres durchschaubar, sondern beinhalten Rückkopplungen und andere logische Verbindungen zwischen Faktoren. Hier kommt vernetzendes mathematisches und logisches Denken ins Spiel, gerade auch bei der Modellierung von Wachstumsformen und Änderungsraten. Reale Anwendungen im Themenbereich der Differenzialgleichungen in der Analysis der Oberstufe sind vielseitig, aber leider wird das Modellierungsvermögen in Schule allgemein zu wenig gefördert, so dass den Schüler_innen mathematische Abschätzungen auch zu einfachen Funktionen und Abhängigkeiten sehr schwer fallen. Dies beobachte ich vor allem im Mathematik-Unterricht, es bestätigt sich aber auch gerade beim Thema systemisches Denken und Simulationen.

Ein einfaches Beispiel für nicht-lineare Zusammenhänge habe ich aus dem Bereich Populationsentwicklungen von Insekten gefunden und auf Consideo übertragen (das liesse sich bestimmt auch gut im Mathematik-Unterricht in der Mittelstufe entsprechend vorentlastet bearbeiten)

 

Das Wirkungsdiagramm zum Modell in Consideo

Eingabe der Konstanten Werte und Gleichungen in der quantitativen Ansicht von Consideo

Simulation: Tabelle und Diagramm zur Nahrungs- und Populationsentwicklung

Interessant an dem Thema Systemdynamik finde ich, dass es eine Vielzahl an Problemen gibt, die mit diesem Instrument eingegrenzt und analysiert werden können, wenn sie nicht deterministisch fehlinterpretiert werden. Problematisch finde ich die häufig vorkommenen Modelle zu Bevölkerungsentwicklung und ähnlicher Systeme, die Stereotype reproduzieren oder (unreflektierte?) Diskriminierungen und Wertungen enthalten, wie „Das Dorf in Afrika“ versus „moderner“ Gesellschaften oder auch eingeengte und reduzierte Geschlechterrollen (Geburtenraten, Frauen und Mütter usw.).

Kategorisierung und „Berechenbarkeit“ von Menschen hat immer etwas Widersprüchliches in sich – besonders wichtig ist hier die Begrenztheit mathematischer und informatischer Modelle hervorzuheben und Modellbildungen sowie zugrundeliegende Annahmen zu relevanten Faktoren und Kategorien nicht als objektiv und determiniert gegeben zu sehen, sondern sie kritisch zu hinterfragen. Hier zeigt sich ein wichtiger Aspekt gesellschaftlicher Einbettung von mathematisch-technischen Modellen in ihren Grenzen und Reduzierungen aber auch ihren Auswirkungen bei Interpretationen und Konsequenzen.

 

[Physik Unterricht] Logik-Gatter und Simulationen

 Informatik-Unterricht, Physik-Unterricht, Technisches  No Responses »
Feb 022017
 

Den Halbjahres-Abschluss meiner Physik-Kurs Klasse 7 habe ich eine Doppelstunde Logik-Gattern gewidmet. Da wir vorher verschiedene elektronische Schaltungen als Thema hatten war der Übergang von einer Reihenschaltung und zwei Schaltern sowie einer AND Schaltung recht einfach, nur dass die Tabellen etwas erläutert werden mussten, d.h. bei einer Schaltung mit Batterie leuchtet z.B. die Lampe oder sie ist dunkel und bei logischen Schaltelementen liegt an einem Pin ein HIGH oder ein LOW, also 1 oder 0. Insgeheim wollte ich damit natürlich auch die informatische Bildung fördern und Grundlagen legen, um diese vielleicht in den nächsten Jahren in Informatik wieder aufgreifen zu können.

logic01

Nun hatten wir nach einem leider etwas leise gesprochenen Video (Grundlagen der Logikbausteine) die Möglichkeit, mit einer Simulation (unter: http://www.neuroproductions.be/logic-lab/) zu experimentieren. Hierfür braucht es einen Browser und etwa eine Schulstunde Zeit mit ein paar Screenshots zum Einstieg. Die grundlegenden Gatter NOT, AND, OR , NAND und NOR waren vom Umfang her inhaltlich passend.

log1

Die Aufgabe, die Beobachtungen zu beschreiben wurde recht knapp bearbeitet. In Moodle können Texteingaben direkt als Abgabe hinzugefügt werden und nachträglich von der Lehrperson gelesen werden. Das erstpart einige Arbeit, hat aber auch bei jüngeren Schüler_innen den Nachteil, dass sie manchmal mit der Technik überfordert sind und z.B. die Abgabe nicht absenden oder aus versehen Fenster schließen in denen sie arbeiten. Dabei gibt es auf der anderen Seite natürlich Lernpotential, den Umgang mit CMS zu lernen und allgemein mit digitalen Werkzeugen selbstbewusster umzugehen. log3

(Ich habe hier die Namen und Mailadressen meiner Schüler_innen für die Veröffentlichung herausgeschnitten)

Die Simulation verleitete einige Schüler_innen auch ziemlich schnell zu kühnen Basteleien, ohne wirklich den Überblick zu behalten, es bewegten sich am Ende auch Propeller und viele bunte Lichter.

logic02

[Informatik-Unterricht] Sensoren und Signalverarbeitung

 Informatik-Unterricht  No Responses »
Jan 152017
 

Letzte Woche habe ich zum Thema „Sensoren und Signalverarbeitung“ in meinem Kurs Klasse 8, der sich zur Zeit mit Robotik beschäftigt, Grundlagen der Digitaltechnik besprochen.

Die Leitfrage der kurzen Einzelstunde war „Wie werden  Informationen aus der Umgebung einer Maschine über Sensoren in Signale gewandelt, die als Daten von einem Prozessor verarbeitbar sind?“

Alle sprechen von „Digitalisierung“, aber was der Unterschied zwischen einem analogen und digitalen Signal ist oder was für Signale ein Digitalrechner empfängt, wussten meine Schüler_innen bisher kaum. Am Beispiel verschiedener Bauarten von Mikrofonen habe ich vereinfacht die technischen Grundlagen elektroakustischer Wandler dargestellt. Hierzu gibt es bei Wikipedia sehr einfach gehaltene, anschauliche Grafiken.

Eine der Mikrofon-Grafiken zur Funktionsweise von Sensoren. (Quelle: Wikipedia, von Arne Nordmann (norro) – Own illustration, based on Image:Mic-dynamic.PNG by Banco, CC BY-SA 3.0)

 

Zentrales Thema war die Wandlung eines analogen Signals in ein digitales. Was das bedeutet habe ich sehr verkürzt anhand einer Grafik dargestellt, d.h. eine kontinuierliche Spannungsfunktion wird in Zeitintervallen gemittelt und damit in Rechteckform gebracht (auch hierzu gibt es schöne Grafiken bei Wikipedia). Diese wird für einen definierten Schwellwert in „high“ und „low“ aufgeteilt und damit binär codiert. Das Prinzip ist eigentlich nicht so schwer, die (Elektro)Technik dahinter habe ich vollkommen außen vorgelassen, die Schüler_innen wissen auch noch nicht, was ein Transistor oder IC ist, haben aber nun zumindest eine grobe Vorstellung, wie verschiedene elektrische Signale aussehen und was das binäre 0 und 1 mit Spannungen zu tun hat.

Tafelbild-Signalverarbeitung

[Informatik-Unterricht] Perspektiven u. Risiken der Datenverarbeitung, Big-Data

 Informatik-Unterricht, Lernwerkzeuge  No Responses »
Dez 182016
 

In Hamburg findet die gymnasiale Oberstufe in Profilen statt, die profilgebende Fächer und begleitende Fächer hat. Im Medienprofil meiner Schule gibt es einen verbindlichen zweistündigen Kurs Informatik.

Diesen unterrichte ich zur Zeit in S1, also im ersten Semester der Oberstufe und arbeite mit den Schüler_innen am Thema „objektorientierte Softwareentwicklung“ (siehe auch den Hamburger Rahmenplan zu Informatik in der Oberstufe).
Leider fehlen vielen Schüler_innen  informatische Grundlagen, so dass ich zunächst mit Informatiksystemen allgemein und dem Thema Datenverarbeitung einstieg. Hierzu wählte ich meine Präsentation, die ich für die Mittelstufe erstellt habe und das Thema „Big-Data“. Auch in Bezug auf den Medienschwerpunkt des Profiles hatte ich vor, etwas stärker in diese Richtung zu arbeiten. Dabei sollten die Schüler_innen an einem Unterrichtstermin auch eine eigene Präsentation mit Prezi zum Thema „Big-Data“ erstellen. Continue reading »

Ankunft in Hamburg, ein kleiner Rückblick auf Ecuador und informatische Bildung

 Auslandsschule, Informatik-Unterricht, Schule allgemein  1 Response »
Jul 112016
 

Nun bin ich seit einigen Wochen schon wieder in Hamburg. In meiner Schule in Ecuador sind nun Sommerferien – einige meiner Schüler/innen haben den Abschluss geschafft, andere nicht. Ansonsten bin ich noch nicht dazu gekommen, all meine digitalen wie analogen Materialien durchzustöbern nach Nützlichem fürs nächste Schuljahr, aber das mach ich dann gegen Ende der Ferien im August. Als in Deutschland Abgemeldeter müssen erst einmal alle möglichen Papiere ausgefüllt werden, zum Glück ging das mit fester Jobzusage relativ unkompliziert bisher. Die Menschen sind nicht unfreundlicher, aber gefühlt weniger interessiert und distanzierter. Alles wirkt kontrollierter und geregelter im Vergleich, was aber auch nicht nur Nachteile mit sich bringt. Auffällig für mich sind vor allem die gut ausgebauten öffentlichen Verkehrsmittel, eine größere Auswahl an Softgetränken sowie ewig lange Sommertage.

Viel Zeit für Familie und Freund/innen, ein erster Besuch in meiner neuen Schule, einem Gymnasium in Hamburg-Wandsbek und ein paar Eindrücke von der schulischen Situation in Hamburg auf dem heutigen MINT-Forum sind einige Themen, die mich gerade beschäftigen. Continue reading »

[Mathe-Unterricht] Kleine Anmerkung zu Vektorrechnung und Grafikprogrammierung

 Auslandsschule, Informatik-Unterricht, Lernwerkzeuge, Mathematik-Unterricht  2 Responses »
Okt 152015
 

Bewährtes Material lässt sich mit wenig Aufwand immer wieder einsetzen! Das ist doch beruhigend zu wissen für den Lehrer 🙂 Im Laufe der Woche habe ich die Unterlagen, die wir vor Jahren im Schnupperstudium der Informatik an der Uni Hamburg zum Raytracer Pov-Ray entwickelt hatten, in der Oberstufe Mathematik in beiden Parallelklassen zum Thema Vektorrechnung eingesetzt. Continue reading »

 Older Entries