CODING, GODS AND ROBOTS – EINFACHER EINSTIEG IN DIE PROGRAMMIERUNG
In der digitalen Welt könnte Programmieren als Kulturtechnik ähnlich bedeutsam werden wie Lesen und Schreiben. Programmierfähigkeiten sind nicht nur für eine Karriere als Informatiker/in unabdingbar, sondern fördern die Entwicklung von Logik, deduktivem Denken und Problemlösungskompetenzen. Programmierkenntnisse ermöglichen es uns zu verstehen, wie Computer funktionieren und wie sie unseren Alltag beeinflussen.
Eine große Herausforderung ist die fächerübergreifende Befähigung angehender oder bereits in der beruflichen Praxis stehender Lehrkräfte zum Unterrichten von Programmierung. Eben dieses Ziel verfolgt das Projekt „Coding, Gods and Robots“, das als Lehrveranstaltung im Rahmen der Zusatzqualifikation „Informations- und Medienkompetenz“ angeboten wird. Dadurch haben Lehramtsstudierende wie auch Lehrerinnen und Lehrer die Möglichkeit, Programmierkenntnisse im praxisnahen Umgang mit Robotern und Mikrocontrollern zu erwerben. Für einen niederschwelligen Einstieg in die für viele Seminarteilnehmer/innen unvertraute Thematik sorgt eine rasch erlernbare visuelle Programmiersprache. Neben der Vermittlung grundlegender Konzepte der Informatik zielt die Veranstaltung darauf ab, Optionen für den interdisziplinären Unterrichtseinsatz von Robotern oder Controllern im MINT-Bereich wie auch in anderen Fächern zu diskutieren und zu erproben.
Darüber hinaus wird im Rahmen des Projekts ein Konzept für Informatik in der Grundschule erarbeitet. Zwar ist das Fach in dem für die Primarstufe derzeit gültigen Bildungsplan 2016 des Landes Baden-Württemberg als eigene Disziplin vorgesehen, kann aber thematisch in den Sachunterricht einbezogen werden. Dies fördert nicht nur das frühzeitige Verständnis elementarer Prinzipien der Informatik, sondern unterstützt auch die Entwicklung fachübergreifender Schlüsselkompetenzen (z. B. Analytisches Denken und Problemlösungsfähigkeiten). Im Projekt „Coding, Gods and Robots“ wird deshalb ein Portfolio mit digitalen Lehrmaterialen für den Grundschulunterricht erarbeitet. Es soll Lehrer/innen dabei unterstützen, Aspekte der Informatik in den Sachunterricht zu integrieren und altersgerecht zu vermitteln. Zentrale Bestandteile des Portfolios sind Lehrvideos und interaktive Aufgabenstellungen.
DIGITAL SCIENCE EDUCATION – DIGITALE EXPERIMENTIERKOFFER
Im MINT-Bereich tragen Experimente entscheidend dazu bei, Zusammenhänge zu veranschaulichen und Lernprozesse zu beschleunigen. Im schulischen Kontext lassen sich viele Experimente aber nur mit erheblichem Aufwand durchführen und/oder bedürfen aufwendiger Erläuterungen. Deshalb zielt „Digital Science Education“ darauf ab, digitale Experimentierkoffer zu entwickeln, die Lernmodule mit Erklärvideos, Animationen und Konzeptfragen beinhalten.
Im Rahmen des Physiklehramtsstudiums wurde im Rahmen eines Pilotprojekts bereits ein Seminar-Modul konzipiert. Es beinhaltet Lernvideos zu einem grundlegenden Thema der Quantenphysik, dem sogenannten Fotoeffekt. Die Struktur der Lernvideos, in denen eine Reihe physikalischer Schlüsselkonzepte erklärt werden, orientiert sich am Erkenntnisprozess in den empirischen Naturwissenschaften und unterteilt sich in mehrere Schritte: die Konzeption eines Experiments, die Beobachtung der Phänomenologie, die Identifikation eines ersten Modells, quantitative Messungen, die Verfeinerung und Ausarbeitung des Modells, die Überprüfung durch zusätzliche Experimente und darauf basierend die Einführung eines passenden (erweiterten) physikalischen Modells, welches die Beobachtungen und Messungen widerspruchsfrei erklärt. Ähnlich wie im Forschungsprozess stehen die Lernenden somit vor einer Herausforderung und nähern sich schrittweise der Lösung an.
Zur Unterstützung der Videos wurden zusätzliche Materialien (Animationen und interaktive Fragen) entwickelt, die dem Feedback und der Vertiefung eines Themas dienen. Im Seminar bearbeiten bzw. produzieren die Studierenden Videos, die didaktische Aspekte des Themas einbeziehen, und entwickeln anwendungsbezogene Unterrichtsmaterialen. Über den Studienabschluss hinaus können diese Materialien in der eigenen Schulpraxis eingesetzt werden, um den Schüler/innen Experimente zu zeigen, die im Klassenzimmer nicht durchführbar wären.
Zum Projekt „Digitaler Quanten-Experimentierkoffer (DiQuEx)“
Derzeit wird ein neues Experiment – physisch wie digital – zum Themenkomplex „Treibhauseffekt und Nachhaltigkeit“ entwickelt. Es soll dazu beitragen, physikalische Prozesse des Klimawandels so zu thematisieren, dass sie von Schüler/innen besser verstanden werden können und interdisziplinär in einen naturwissenschaftlich fundierten Diskurs über Nachhaltigkeit münden. Die experimentelle Darstellung eignet sich in besonderer Weise zur Veranschaulichung des Treibhauseffekts, doch ermangelt es den meisten Schulen an der zur eigenständigen Durchführung von Experimenten nötigen Infrastruktur. Im Projektkontext von „Digital Science Education“ wird deshalb ein für die Ausleihe geeigneter Experimentierkoffer mit digitalen Zusatzmaterialien erarbeitet werden, der grundlegende Mechanismen des Klimawandels, wie die Absorption und Emission von Treibhausgasen, kompakt darlegt.
Zum Projekt „Treibhauseffekt als digitaler Experimentierkoffer“ (PLACE aktuell 2020)
