16. GI-Tagung zur Schulinformatik in Berlin und Brandenburg

Programm

Hauptvorträge

Hauptvortrag 1

Jens Mönig - "Theorie der Klötze - Informatik mit Snap! und GP"

Vor zehn Jahren hat das MIT MediaLab mit seiner visuellen Programmiersprache Scratch den Siegeszug der graphischen Codeblöcke angeführt. Heute sind Blöcke als Einstieg in die Programmierung nicht mehr wegzudenken. Die meisten blockbasierten Editoren verstehen sich als Lernumgebungen und richten sich an Anfänger. Viele ermuntern ihre Benutzer, möglichst rasch auf eine textuelle Programmiersprache umzusteigen. Gleichzeitig wird daran geforscht, die Möglichkeiten graphischer Klötzchensprachen zu erweitern, und damit sogar Grenzen traditioneller Programmierung zu überwinden. Zwei dieser Initiativen werde ich vorstellen: Snap! und GP.

 Snap! Build Your Own Blocks - ist ein Scratch-Dialekt, in dem Blöcke nicht nur im Editor eine Rolle spielen, sondern auch in der Sprache selbst. Damit lassen sich nicht nur beliebige Datenstrukturen modellieren, sondern mit Funktionen höherer Ordnung auch beliebige Kontrollstrukturen bis hin zu eigenen Programmiersprachen. Snap! wird sei über sechs Jahren an der University of California, Berkeley für den Informatik-Einführungskurs “The Beauty and Joy of Computing” eingesetzt. 

 GP versteht sich als “General Purpose” Blocksprache und geht noch einen Schritt weiter, indem das System und die Sprache selbst nahezu vollständig “in sich selbst”, und somit aus Blöcken gebaut ist. GP wird bei der HARC Gruppe von Y-Combinator Research entwickelt, und voraussichtlich  im Sommer dieses Jahr der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden.

Kurzbiographie: Jens Mönig ist Forscher bei SAP und entwickelt interaktive Programmierumgebungen. Er ist begeistert von graphischen Codeklötzchen und vermutet unbeirrbar, dass es jenseits von Drag & Drop ein Bock-Paradigma zu entdecken gibt. Jens ist der Architekt und Hauptentwickler der Snap!-Programmiersprache der Universität Berkeley, und einer der Entwickler der in Kürze erscheinenden GP-Block-Programmiersprache. Zuvor hat Jens mitgeholfen, Scratch für das MIT MediaLab zu entwickeln, und Enterprise Software für MioSoft geschrieben. Jens ist Volljurist und hat viele Jahre as Rechtsanwalt, Syndicus und Dozent gearbeitet, bevor er durch Scratch und Squeak seine Liebe zur Informatik wiederentdeckte. In seiner Freizeit quält Jens gern seine Gitarre und Mandoline.

Hauptvortrag 2

Prof. Dr. Andreas Schwill, Universität Potsdam, Institut für Informatik, Lehrstuhl für Didaktik der Informatik - "Bildungsstandards Informatik für die Sekundarstufe II"

Nach dem großen Erfolg der Bildungsstandards Sekundarstufe I aus dem Jahr 2008, die den Informatikunterricht geprägt haben, wurden nach insgesamt dreijähriger Arbeitszeit von einem Arbeitskreis mit Experten aus Bildung und Wissenschaft Anfang 2016 auch die Bildungsstandards für die Sekundarstufe II veröffentlicht und vom Präsidium der Gesellschaft für Informatik e.V. verabschiedet.

Die S2-Standards orientieren sich an der Struktur der S1-Standards und übernehmen die Struktur der Prozess- und Inhaltsbereiche, so dass ein nahtloser Übergang gesichert ist. Als weitere Dimension kommen die Anforderungsbereiche aus den Einheitlichen Prüfungsanforderungen (EPA) in der Abiturprüfung Informatik hinzu und differenzieren so zwischen Grund- und Leistungskursniveau.

Wir stellen im Vortrag Philosophie und Entwicklung der Standards vor und zeigen anhand von Lern- und Leistungsaufgaben, wie mit den Standards in der Praxis gearbeitet werden kann.

Zugriff zu den Standards: http://www.informatikstandards.de/docs/Bildungsstandards_SII.pdf

Kurzbiographie: Prof. Dr. Andreas Schwill leitet seit 1996 den Lehrstuhl für Didaktik der Informatik an der Universität Potsdam. Er hat Informatik studiert und wurde 1991 an der Universität Oldenburg in Theoretischer Informatik promoviert. Von 1991 bis 1996 forschte und lehrte er am Fachbereich Informatik der Universität Paderborn. Er ist Mitverfasser des Schülerduden Informatik, des Duden Informatik und des Lehrbuchs zur Didaktik der Informatik.

Seit 1999 gibt er mit Prof. Schubert die elektronische Fachzeitschrift “Informatica Didactica - Zeitschrift für fachdidaktische Grundlagen der Informatik" heraus.

Workshops

Workshop 1

Jens Mönig - "Informatik mit Snap!"

Snap! Build Your Own Blocks - ist ein Scratch-Dialekt, in dem Blöcke nicht nur im Editor eine Rolle spielen, sondern auch in der Sprache selbst. Damit lassen sich nicht nur beliebige Datenstrukturen modellieren, sondern mit Funktionen höherer Ordnung auch beliebige Kontrollstrukturen bis hin zu eigenen Programmiersprachen. Snap! wird sei über sechs Jahren an der University of California, Berkeley für den Informatik-Einführungskurs “The Beauty and Joy of Computing” eingesetzt. Im Workshop werden Sie einige interessante Blöcke angeleitet implementieren und einen Einblick in Rekursion und den Umgang mit Daten in Snap! erhalten.

Hinweis für Teilnehmer: Bitte bringen Sie einen eigenen Laptop mit.

Workshop 2

Alexander Schindler - "Objektorientierung, Modellierung und der neue RLP SEKI" -- nur vormittags

Im Workshop soll anhand von standardillustrierenden Aufgaben exemplarisch gezeigt werden, wie der neue RLP im Informatikunterricht umgesetzt werden kann. Die Erstellung von objektorientierten Modellen erfolgt zunächst unabhängig von einer Programmiersprache oder des Einsatzes von Software. Auch Möglichkeiten zur Integration ins fachinterne Curriculum werden thematisiert werden. Vorkenntnisse sind nicht erforderlich.

Hinweis für Teilnehmer: Wenn möglich, bringen Sie bitte Stifte (mit entsprechender Dicke) und einen eigenen Laptop mit folgender installierter Software mit: Dia, BlueJ.

Workshop 3

Dr. Wolfgang Pohl - "Bundesweite Informatikwettbewerbe - Von Greedy bis Genetik: Optimieren mit dem BwInf"

Was ist die beste Lösung? Diese Frage beschäftigt Informatikerinnen und Informatiker seit ehedem in unzähligen Varianten.  Optimierung ist sozusagen ein Informatik-Kerngeschäft, gemeinsam betrieben mit der Mathematik und vielen Anwendungsbereichen. Kein Wunder, dass sich ein ganzer Strauß von Methoden zur Suche in Lösungsräumen entwickelt hat: von der nackten Gewalt (Brute Force) über die blanke Gier (Greedy-Algorithmen) bis hin zu genetischen Algorithmen und anderen Meta-Heuristiken.  Auch die Teilnehmer am Bundeswettbewerb Informatik (BwInf) werden immer wieder mit Aufgaben zu Optimierung und Lösungssuche konfrontiert.  Wenn diese Themen auf dem Lehrplan stehen, bieten die BwInf-Aufgabenarchive also einen reichhaltigen Fundus. In diesem Workshop werden algorithmische Methoden zu Lösungssuche und Optimierung besprochen und dazu passende BwInf-Aufgaben vorgestellt.

Dr. Wolfgang Pohl ist Geschäftsführer von: Bundesweite Informatikwettbewerbe (BWINF)

Workshop 4

Lars Pelz (i-MINT-Academy) - "Wie kommt der Puls auf mein Smartphone?" -- nur vormittags

Das vorgestellte Modul "Wie kommt der Puls auf mein Smartphone?" des Fachset Informatik der iMINT Akademie vermittelt den Schülern Kenntnisse über den eigenhändigen Aufbau und die Programmierung eines digitalen Pulsmessgerätes. Es kommen ein analoger optischer Sensor und die Arduino-Experimentierplattform zum Einsatz. Die Schaltung sowie Programme sind einfach zu handhaben und leicht verständlich. Die Unterrichtsmaterialien regen zum selbstständigen Arbeiten an und setzen nur grundlegende im Umgang mit Computern voraus. Materialien aus dem Fachset Biologie der iMINT Akademie stärken die Fokussierung auf den Kontext.

Hinweis für Teilnehmer: Bitte bringen Sie einen eigenen Laptop mit.

Workshop 5

Robert Kürfke - "Einführung in die Programmierung mit Processing" -- nur vormittags

Processing ist eine Entwicklungsumgebung, die auf Java basiert. Sie ist kostenfrei für alle gängigen Betriebssysteme erhältlich. Der Editor ist sehr einfach gehalten und eignet sich daher gut für den Einsatz in der Schule. Processing ist vorrangig für grafische Darstellungen und das Erlernen einer Programmiersprache entwickelt worden. Schüler können mit bereits wenigen Kenntnissen tolle Bilder, Animation und auch kleine Spiele programmieren. Gerade die einfache Abfrage von Tastatur- und Mausereignissen lässt sehr schnell eine programmierte Interaktion zu. Auch in der Sek II ist ein Einsatz möglich. Mit Processing kann man ebenso objektorientiert programmieren, eine Netzwerk-programmierung und Datenbankanbindung ist ebenso umsetzbar.

In dem Workshop erhalten Sie eine Einführung in die Programmierung mit Processing mit Hilfe von kleinen Beispielen. Sie können mit Hilfe des bereitgestellten Materials selbst kleine Programme erstellen und sich von dem schnellen Erfolg berauschen lassen.

Hinweis für Teilnehmer: Voraussetzung für den Workshop sind grundlegende Programmierkenntnisse in einer höheren Programmiersprache, vorzugsweise Java. Bitte bringen Sie eigene Laptops mit und installieren Sie Processing. Das Programm können Sie sich kostenfrei von der Webseite https://processing.org/ herunterladen.

Workshop 6

Svenja Anhut (Computerspielemuseum Berlin) - "Hamlet: Was war noch die Frage? Ein Workshopangebot für den Informatik- und Sprachunterricht der 7. - 9. Klasse"

Ausgerechnet beim dramatischen Höhepunkt des Stücks hat der virtuelle Hamlet-Darsteller seinen Text vergessen. Die Spieler sollen ihm als Souffleure auf die Sprünge helfen. Für diesen Fall entwickeln die Workshopteilnehmer/innen ein kleines digitales Game weiter.  Das Einbinden von Textpassagen aus dem Stück “Hamlet” bringt ihnen den Klassiker auf moderne Weise näher. Gearbeitet wird mit der Programmierumgebung Scratch, die für Anfänger und Jugendliche gut geeignet ist.

Hinweis für Teilnehmer: Bitte bringen Sie einen eigenen Laptop mit.

Workshop 7

Daniel Spittank - "Mobile Informatiksysteme im Unterricht"

Informatik durchdringt zunehmend den Alltag in modernen Gesellschaften, besonders die Miniaturisierungs- und Mobilisierungsprozesse begünstigen dies. Besonders der Boom mobiler Informatiksysteme und die Verbreitung mobiler Internetzugänge begründen gesellschaftliche Veränderungen.

Verschiedene Studien belegen eindrücklich die immens zunehmende Bedeutung mobiler Informatiksysteme und des immer verfügbaren Zugangs zum Internet für Schülerinnen und Schüler, während die Bedeutung stationärer Informatiksysteme für Schülerinnen und Schüler schwindet. Diesen Entwicklungen wird derzeit von Schulen allerdings noch wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Einzig die Einführung von wenigen Tablet-Klassen kann hier genannt werden. Ansonsten dominieren weiterhin Verbote mobiler Informatiksysteme und die Grundhaltung an den Schulen ist eher defensiv-abwehrend.

Wäre eine aktivere Herangehensweise sinnvoller, die konsequent versucht, die Potenziale der mobilen Geräte auszuschöpfen? Sind die hohen Erwartungen an Individualisierung und Flexibilisierung des Unterrichts, die von den Befürworten der mobilen Geräte im Unterricht geäußert werden, realistisch?

Dieser Beitrag soll notwendige Bedingungen und Kriterien für den Unterrichtseinsatz der mobilen Geräte aufzeigen und verschiedene Einsatzszenarien beleuchten, die für den Informatikunterricht sinnvoll erscheinen, ohne die bestehenden Probleme zu verschweigen.

Geplante Inhalte:

• Ausgangslage
• Gründe für den Einsatz 
• Gründe gegen den Einsatz 
• Kriterien für den Einsatz 
• Allgemein 
• Im Informatikunterricht
• Eignung verschiedener Plattformen 
• Einsatzszenarien 
• schulische Ausstattung (Geteilte Geräte, Lernorte, 1:1) 
• private Ausstattung (Vorgegebene Geräte, Bring your own device) 
• Anforderungen an Schule und Lehrkräfte 
• Umsetzung und Praxiserfahrung

Workshop 8

Lennard Kerber, Andreas Gramm - "Agile Methoden für Projekte im Informatikunterricht" -- nur nachmittags

Agile Softwareentwicklung versteht sich als Gegenentwurf zum klassischen Softwareentwicklungsprozess. Dieser Ansatz versucht den Aufwand an Zeit und Ressourcen minimal zu halten. Statt vorher geplante Prozesse streng umzusetzen, wird das bisher Programmierte auf Übereinstimmung mit dem (veränderbaren) Ziel überprüft und optimiert.

Im schulischen Kontext finden diese Methoden bisher kaum Anwendung, obwohl sie in der Praxis bereits große Verbreitung haben. Der Workshop soll in die Denkweise agiler Methoden einführen und eine an die Anforderungen von Unterricht angepasste Version der wichtigsten Methoden vorstellen sowie in einem kleinen Unterrichtsprojekt erfahrbar machen.

Workshop 9

Josef Seitner - "Bildungsinternet – Keine Angst vor verbotenen Inhalten" -- nur nachmittags

Der Workshop weist Wege auf wie Lehrkräfte bei der Nutzung von mobilen Endgeräten mit wenigen Kniffen Ihr Bildungsinternet den Schülern zur Verfügung stellen können. Ad hoc können Lerngruppen gebildet werden.
Lehrkräfte erfahren wie aus dem Meer von Milliarden von Internetinhalten ohne Arbeitsaufwand gesetzlich verbotene Inhalte und die Flut an Unterricht störenden Inhalten auszuschließen sind. Lehrkräfte erkennen Wege sich in ihrer Aufsichtspflicht zu entlasten und Ihre Kräfte für einen interessanten Unterricht einzusetzen. Der Vorwurf der Fahrlässigkeit durch Risiken bei der Internetnutzung kann ausgeschlossen werden. Das schafft Freiräume für einen kreativen Unterricht.

Workshop 10

Mareen Przybylla - "Physical Computing im Informatikunterricht" -- nur vormittags

Physical Computing ist das kreative Gestalten und Entwickeln interaktiver Objekte und Installationen. Interaktive Objekte kommunizieren über Sensoren (z.B. Lautstärkemesser, Helligkeitssenoren) und Aktoren (z.B. Servomotoren, LEDs) mit Menschen und der “analogen Welt”. Thematisch bieten sich zahlreiche Anknüpfungspunkte zu eingebetteten Systemen, Robotik, Cyber-Physischen Systemen und Ubiquitous Computing - allesamt Technologien die in enger Verbindung mit Schlagwörtern wie dem "Internet of Things" oder "Industrie 4.0" eine Rolle spielen. Physical Computing ermöglicht Lernenden, konkrete, greifbare Produkte der realen Welt zu erschaffen, die ihrer eigenen Vorstellung entstammen und die sie mit Stolz anderen vorführen und mit ihnen diskutieren können. Dieser Ansatz passt perfekt zum konstruktionistischen Lernen, welches das Erschaffen persönlich relevanter Artefakte als Kernidee fokussiert. Im Workshop lernen Sie verschiedene geeignete Hard- und Software sowie verschiedene Ansätze der Unterrichtsumsetzung im Überblick kennen. Sie werden anhand von Beispielen verschiedene Möglichkeiten erkunden, wie die Informationsverarbeitung in eingebetteten Systemen und deren Interaktion mit der physischen Welt im Unterricht thematisiert werden können. Schließlich werden Sie das Zusammenspiel von Sensoren, Aktoren und Mikrocontrollern selbst erproben und eigene kleine Projekte erstellen.

Hinweis für Teilnehmer: Bitte bringen Sie einen eigenen Laptop mit vorinstallierter Software mit. Achten Sie einige Tage vor dem Workshop auf Installationshinweise per E-Mail.

Workshop 11

Alexander Hacke - "Problemlösen im Informatikunterricht"

Problemlösen ist ein wesentlicher Bestandteil der Informatik. Informatikschülerinnen und -schüler erleben ihren Unterricht jedoch häufig kleinschrittig und müssen sich selten mit offenen Problemstellungen auseinandersetzen. Daraus resultieren Schwierigkeiten beim Lösen von offenen Aufgabenstellungen und später Probleme im Studium der Informatik. Daher ist es von Vorteil, im Informatikunterricht konsequent Problemlösetechniken zu fördern und zu nutzen.

Im Workshop werden Leitlinien für die sinnvolle Anleitung und Motivation der Schülerinnen und Schüler erarbeitet, sowie kontraproduktive Verhaltensweisen der Lehrkraft aufgezeigt. Zunächst werden allgemeine Problemlösetechniken besprochen und beurteilt und danach informatikspezifische. Des Weiteren sollen zum Rahmenlehrplan passende Unterrichtseinheiten skizziert und erarbeitet werden.

Workshop 12

Helmut Witten - "RSA & Co. in der Schule: Kryptologie als Basis von Datensicherheit" -- nur nachmittags

Dieser Workshop soll verdeutlichen, warum Kryptologie ein lohnendes und allgemeinbildendes Unterrichtsthema im Informatik- und Mathematik-Unterricht ist.

Die Enthüllungen des ehemaligen Geheimdienstmitarbeiters Edward Snowden haben eine ungeahnte Datenabschöpfung von NSA (USA), GCHQ (GB) etc. offenbart. Hier stellt sich für die Lernenden u. a. die Frage der digitalen Selbstverteidigung: Ist heute noch sichere Kommunikation im Internet möglich?

Im Workshop werden Basistechniken vorgestellt, die (bei korrekter Implementierung) weiterhin abhörsichere Kommunikation ermöglichen: Der Diffie-Hellman-Schlüsseltausch und das RSA-Kryptosystem. Die Schöpfer Rivest, Shamir, Adleman, Diffie und Hellman wurden inzwischen alle mit dem Turing-Preis der ACM ausgezeichnet, der höchsten Auszeichnung (quasi der „Nobelpreis“) der Informatik. Die Lernenden erhalten so Einblicke in aktuelle Forschungsergebnisse zur Computersicherheit.

Die moderne asymmetrische Kryptologie verbindet mathematische Inhalte (z. B. den Euklidischen Algorithmus als ältestes nichttriviales Berechnungsverfahren) mit zentralen Themen der theoreti­schen Informatik (Zeitbedarf bei der Ausführung von Algorithmen). In dem Vortrag wird beispiel­haft aufgezeigt, wie man diese anspruchsvollen Inhalte so weit elementarisieren kann, dass sie im Unterricht beider Sekundarstufen behandelt werden können.

Es wird auf den eigenen Laptops der Teilnehmer*innen gearbeitet, vorzugsweise mit dem Betriebssystem Windows. Auf die Möglichkeiten, mit anderen Betriebssystemen zu arbeiten (OSX, Linux) wird im Workshop kurz eingegangen.

Helmut Witten hat zahlreiche Artikel zur Kryptologie veröffentlicht. Im Jahr 2016 erhielt er den Radhia-Cousot-Lehrerpreis der Saarbrücker Informatik.

Workshop 13

Andreas Grillenberger - "Big Data: Twitterdatenströme analysieren mit Snap!"

Datenbanken stellen ein zentrales Thema der Informatik mit Verknüpfungen zu vielen anderen Bereichen (beispielsweise Algorithmen, Datenstrukturen und Rechnerkommunikation) dar. Viele der Innovationen in den letzten Jahren –beispielsweise Themen wie Big Data, Smart Home oder Smart Cars – wurden durch die neuen und verbesserten Möglichkeiten auf dem Gebiet der Datenverarbeitung mit Datenbanken und ähnlichen Systemen („Datenmanagement“) erst ermöglicht. 

Für den Schulunterricht bieten diese Themen viel Potential, beispielsweise stellen sich die Fragen, wie es heute möglich ist große Datenmengen in kurzer Zeit zu analysieren (Stichwort „NSA“ oder Twitter), warum eine konsistente Datenhaltung heute in vielen Fällen nicht mehr so zentral ist, wie noch vor einigen Jahren, und warum die beim Telefonieren erfassten Metadaten (oder modern: Rahmendaten) oft viel über die Nutzer verraten können.

Im Unterricht kann somit beispielsweise mit modernen Datenstromsystemen der Twitter-Datenstrom live analysiert werden, durch eine neue Sichtweise auf Redundanz und Konsistenz können Verknüpfungen zur Datennutzung im Alltag der Schülerinnen und Schüler hergestellt werden, aber auch der Aspekt eines „Datenbewusstsein“ kann betont werden. 

Im Rahmen des Workshops werden verschiedene Themen auf diesem Gebiet dargestellt, Beispiele für die Einbettung in den Unterricht vorgestellt und die Auswirkungen dieser Themen diskutiert.

 Hinweis für Teilnehmer: Bitte bringen Sie einen eigenen Laptop mit installierter Java Runtime mit.

Workshop 14

Robert Alisch, Matthias Haist - "Data Run: Überwachung und Datenschutz" -- nur vormittags

DATA RUN ist ein Alternate Reality Game, das Jugendlichen einen spielerischen Zugang zum Thema Überwachung und Datenschutz geben soll. Konzipiert wurde das Spiel für Schulklassen und findet seit Februar wöchentlich in den Räumlichkeiten des Deutschen Technikmuseums Berlin statt.

Das Szenario: Kriminelle attackieren die Versorgungseinrichtungen einer Stadt! In einem spannenden Wettlauf gegen die Zeit müssen verschiedene Aufgaben gelöst, Passwörter gesucht und Crypto-Tools genutzt werden. Die Teilnehmer/innen werden im Spiel zu investigativen Journalisten, um eine Stadt zu retten. Die Jugendlichen sollen so einen spielerischen Zugang zu komplexen Themen finden, die so kaum im Elternhaus oder der Schule thematisiert werden (können). Nach dem Spiel werden daher inhaltliche Teile des Spiels (Der Fall Snowden, NSA-Skandal, Massenüberwachung, Verschlüsselung, Datenschutz etc.) in einer Reflexionsrunde genutzt, um mit den Schüler*innen eine Diskussion anzustoßen, das eigene Medienhandeln zu reflektieren und alternative Handlungsmöglichkeiten zu besprechen. Eine Toolbox gibt zudem Einblick in die Hintergründe des Spiels und steht zur Auswertung und Weiterverwertung zur Verfügung.

Während des Fachtags gibt es die Möglichkeit für die Teilnehmer*innen, das Spiel live zu erleben und mit den Machern ins Gespräch zu kommen.

Aussteller

Liste der Aussteller 2017

• Brick'r'knowledge
  https://www.brickrknowledge.de/
• Bundeswettbewerb Informatik
  http://www.bwinf.de/ 
• Schulportal365
  http://schulportal365.de
• Coder Dojo Potsdam
  https://zen.coderdojo.com/dojo/861
• Dr. Kaiser Systemhaus GmbH
  http://www.dr-kaiser.de/ 
• Ernst Klett Verlag
  https://www.klett.de/
• Linux Presentation Day
  http://linux-presentation-day.de
• LPE Technische Medien GmbH
  http://www.technik-lpe.eu/ 
• Schulbuchzentrum Berlin (Westermann, Schroedel, Schöningh, Diesterweg)
  https://verlage.westermanngruppe.de/schulbuchzentrum/Berlin
• Time for Kids
  www.time-for-kids.de
• TSB Technologiestiftung Berlin
  http://www.tsb-berlin.de/
• Cryptoparty / Chaos macht Schule
  https://ccc.de/schule
• Jugend hackt
  https://jugendhackt.org