Bewerten von Programmen in der Praxis und im Unterricht

Prof. Dr. Gordon Fraser
Lehrstuhl für Software Engineering II, Universität Passau

Wird im Informatikunterricht programmiert, so sind Lehrerinnen und Lehrer gefordert: vom Debugging „kreativer Fehler“ bis zur Bewertung von Schülerlösungen. Qualitätsanalysen sind aber auch das tägliche Brot in der professionellen Softwareentwicklung.
Im Vortrag werden Verfahren und Techniken aus der Praxis, von Peer Review über Mutationsanalyse bis zum Fuzzing, vorgestellt, und es wird diskutiert, ob und inwiefern diese auch im Unterricht ihren Platz haben bzw. künftig finden können.

Informatik im Wandel
und die Weiterentwicklung informatischer Bildung

Prof. Dr. Tilman Michaeli
Didaktik der Informatik, Technische Universität München

Data Science, Künstliche Intelligenz, Quanteninformatik: Die Informatik als vergleichsweise junge wissenschaftliche Disziplin ist durch Innovation und sich im Wandel befindende aktuelle Technologien und Inhalte geprägt. Diese stellen einerseits Herausforderungen für die informatische Bildung dar, eröffnen gleichzeitig aber auch enorme Möglichkeiten für didaktische Neuerungen für das ebenfalls junge Schulfach Informatik. Der Vortrag skizziert anhand aktueller Entwicklungen und verschiedener informatikdidaktischer Forschungsprojekte, wie Innovationen der Informatik aufgegriffen werden können, um Informatikunterricht weiterzuentwickeln und Schülerinnen und Schüler – unabhängig von aktuellen Technologien und „Hypes“ – nachhaltig zum Verstehen und Gestalten der digitalen Welt zu befähigen.

Big Data und Data Literacy:
Fundierter Umgang mit Daten in Theorie und Praxis

Dr. Andreas Grillenberger
Didaktik der Informatik, Freie Universität Berlin

Daten stellen seit jeher ein zentrales Fundament der Informatik dar, beispielsweise bei der Verarbeitung mit Hilfe von Algorithmen, der Speicherung in Datenbanken oder der Übertragung in Netzwerken. Durch die Entwicklungen der letzten Jahre und Jahrzehnte steigt die Menge der von der Menschheit generierten und gespeicherten Daten exponentiell an - insbesondere entstehen aber durch immer mehr frei zugängliche Daten vielfältige Möglichkeiten selbst Daten für eigene Zwecke zu nutzen, beispielsweise um eigene Entscheidungen anhand dieser Daten zu ermöglichen.
Im Vortrag wird nach einer Motivation des Themas zuerst eine wissenschaftliche Perspektive auf den Umgang mit Daten - die sog. “Data Literacy” - eingenommen. Dabei wird insbesondere ein auf die Schulinformatik ausgerichtetes Data-Literacy-Kompetenzmodell präsentiert, das die Gestaltung von Informatikunterricht in diesem Themenbereich unterstützen und zu einem ganzheitlichen Blick auf die Thematik beitragen soll. Nach dem theoretischen Einblick werden im Rahmen einer Demonstration kurz Einblicke gegeben in Möglichkeiten zur Umsetzung im Schulunterricht. Unterstützende Materialien werden den Teilnehmern zur Verwendung zur Verfügung gestellt.

Objektorientierte Programmierung
in den Jahrgangsstufen 9 und 10 mit der Online-IDE

Martin Pabst
Christoph-Scheiner-Gymnasium Ingolstadt

Das Erlernen der ersten objektorientierten Programmiersprache ist für Schülerinnen und Schüler eine große Herausforderung. Dabei kann ein Werkzeug wie die Online-IDE (https://www.online-ide.de/) helfen, indem es unnötige Hürden abbaut und den Austausch zwischen der Lehrkraft und den Schülerinnen und Schülern erleichtert. Im Vortrag wird kurz dargestellt, wie man die Online-IDE in die eigene Homepage oder einen Mebiskurs einbetten kann, um ein interaktives unterrichtsbegleitendes Skript zu erstellen. Anschließend werden Ideen für kleine, überschaubare Unterrichtsprojekte und Programmieraufgaben vorgestellt, mit denen die Lehrplaninhalte der Jahrgangsstufen 9 und 10 anschaulich und motivierend vermittelt werden können.

Bitte beachten Sie, dass die fünf im Folgenden beschriebenen Workshops W1 bis W5 zeitgleich angeboten werden.
Nachdem Sie über FIBS zum ILTB zugelassen wurden, bekommen Sie via mebis die Möglichkeit, sich für einen der fünf angebotenen Workshops anzumelden. Wenn diese Möglichkeit für Sie nicht besteht, dann kontaktieren Sie uns bitte.

Isabella Graßl
Universität Passau

Programmieren ist ein essenzieller Bestandteil der Informatik, der logisches Denken und Kreativität fordert und fördert. Im Sinne eines fächerverbindenden Ansatzes kann Programmierung darüber hinaus neue und vielseitige Chancen eröffnen, beispielsweise durch das Programmieren von Musik im Rahmen einer möglichen Verbindung von Elementen des Musik- und Informatikunterrichts. Der Universalcharakter der Musik bietet außerdem Potential für eine genderneutrale und erfahrbare Hinführung zu informatischen Konzepten.
In diesem Workshop wird den Teilnehmern eine Unterrichtseinheit für Schülerinnen und Schülern ab der Mittelstufe vorgestellt, in der grundlegende Programmierkonzepte durch das Komponieren von Musik vermittelt werden. Dafür wird die frei verfügbare Software Sonic PI (https://sonic-pi.net/) von der Cambridge Universität benutzt, die speziell für Kinder und Jugendliche entwickelt wurde. Im Anschluss an die Vorstellung der Unterrichtseinheit und eines Erfahrungsberichts haben die Teilnehmer die Möglichkeit, selbst etwas Musik zu programmieren.

Teilnahmevoraussetzungen:
Teilnehmer dieses Workshops benötigen für die Praxisphase einen Computer mit Betriebssystem Windows oder macOS oder RaspberryPi OS, auf dem Sonic Pi (https://sonic-pi.net/) installiert ist.

Markus Würdinger
Universität Passau und Gymnasium Vilshofen

Als Unterrichtsmethode ist das Rollenspiel gerade in den gesellschaftswissenschaftlichen Fächern sowie in Religion oder Ethik etabliert. Aber im Fach Informatik? Sollen die Schülerinnen und Schüler hier komplizierte Algorithmen, rekursive Datenstrukturen, Netzwerke oder gar künstliche Intelligenz „spielen“? Die Antwort lautet schlicht: Ja!
Unterrichtserprobte Möglichkeiten und Materialien hierzu werden im Workshop vorgestellt.

Dr. Wolfgang Pfeffer
Universität Passau und Dominicus-von-Linprun-Gymnasium Viechtach

Im Rahmen des NuT-Unterrichts in der 7. Jahrgangsstufe erfreuen sich "bausteinorientierte Programmiersprachen" wie Scratch, Snap, Blockly und Co. immer größerer Beliebtheit. Als ideale Ergänzung zum regulären Unterricht und zur weiteren Förderung von Informatik-Talenten erweist sich jedes Jahr der Jugendwettbewerb Informatik. Die Trainingsaufgaben der Plattform decken sich nahezu perfekt mit den Inhalten der Lehrpläne. Gemäß der bisherigen Erfahrungen im Unterricht führt die Behandlung der Inhalte mithilfe von Programmen mit bausteinorientierten Programmiersprachen auf Schülerseite einerseits zu großer Motivation, problematisch ist andererseits die schriftliche Dokumentation der Programme. Zur Bearbeitung der Aufgaben der Plattform www.jwinf.de im Unterricht wurde ein Arbeitsheft konzipiert, das im Rahmen der Fortbildung vorgestellt und behandelt wird.

Christoph Gräßl
Donau-Gymnasium Kelheim

In diesem Workshop wird die Software RunCode vorgestellt. Sie basiert auf einer Idee aus Karel the Robot: A Gentle Introduction to The Art of Programming von Richard E. Pattis (1981) und zielt darauf ab, den Lehrplaninhalt Algorithmen im Informatik-Unterricht der 7. Jahrgangsstufe am Gymnasium zu unterstützen. In der präsentierten Lernumgebung kann man einen Roboter durch eine prozedural generierte (und somit prinzipiell unendlich große) Welt steuern. Der Roboter lässt sich programmieren und somit können die Schülerinnen und Schüler die algorithmischen Elemente spielerisch kennenlernen. In der Fortbildung wird zunächst die Software und dann anhand von Beispielen ihr möglicher Einsatz im Unterricht vorgestellt.

Teilnahmevoraussetzung:
Für die Praxisphase des Workshops ist ein Windows-Rechner nötig und es sollte vorab das Programm heruntergeladen (https://klassenkarte.de/index.php/runcode-2/runcode/) und installiert werden.

Tobias Fuchs
Röntgen Gymnasium Würzburg

In diesem Workshop werden die Teilnehmerinnen und Teilnehmer eine einfache Anwendung maschinellen Lernens durchgehen und ihr erstes Modell für eine Klassifikationsaufgabe erstellen. Dabei werden einige zentrale Ideen und Begriffe aufgezeigt und erläutert.
Ausgehend von einem Überblick über Inhalte des neuen LehrplanPlus-Lernbereichs 11.4 „Künstliche Intelligenz“ wird der Teilaspekt Entscheidungsbäume als Ergebnis eines Algorithmus des überwachten, maschinellen Lernens genauer betrachtet und praktisch umgesetzt. Gemeinsam mit den Teilnehmern wird ein einfacher Entscheidungsbaum per Hand auf Basis eines Trainingsdatensatzes entwickelt. Im Anschluss daran wird mit Hilfe von Orange, einer Data Mining und Machine Learning - Software, ein weiterer Entscheidungsbaum erstellt. Am Trainingsdatensatz gemachte Änderungen haben Auswirkungen auf den Aufbau des Baums. Durch Beobachtung der Auswirkungen von Änderungen am Datensatz wird der Einfluss der Trainingsdaten und die Zuverlässigkeit des Ergebnisses dieses Verfahrens des maschinellen Lernens analysiert.

Teilnahmevoraussetzungen:
Teilnehmer dieses Workshops benötigen für die Praxisphase einen Computer auf dem die kostenlose Data-Mining und Machine-Learning-Software Orange (https://orangedatamining.com/) installiert ist.