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Didaktisches System für objektorientiertes Modellieren im Informatikunterricht der Sekundarstufe II

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iconZusammenfassungen

Torsten BrindaIn Deutschland befindet sich die informatische Bildung in der Sekundarstufe in einem konzeptionellen Wandel von starker Betonung der prozeduralen Programmierung hin zum objektorientierten Modellieren (OOM). Obwohl von Informatikdidaktikern empfohlen, betont und bereits in einigen Curricula der Bundesländer verankert, hat dieser Wandel die Mehrzahl der Schulen noch nicht erreicht. Ein scheinbarer Wandel fand statt von prozeduraler hin zur objektorientierten Programmierung. Als eine wesentliche Ursache für die noch seltene Berücksichtigung von OOM in der Schulpraxis wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit, ausgehend von einer Literaturanalyse des fachdidaktischen Standes zum OOM, ein Mangel an verfügbaren Unterrichts- und Übungsbeispielen, unterrichtsgeeigneten Informatiksystemen zur Förderung der Aneignung von Fachkonzepten, Strukturierungshinweisen für den Unterricht und damit verbundenen Einsatzkonzepten identifiziert. Eine ähnliche Ausgangslage zeigt sich in anderen, wichtigen Themenfeldern des Informatikunterrichts (z.B. Wirkprinzipien von Informatiksystemen), die einerseits empfohlen werden, für die andererseits aber noch zu wenige Lehr-Lern-Materialien existieren bzw. zugänglich sind. Mit den Zielen, einerseits den identifizierten Bedarf beim OOM nachhaltig zu decken und andererseits auch in anderen Bereichen der informatischen Bildung zu einer Bereicherung der Lehr-Lern-Prozesse beizutragen, wurde ein als didaktisches System bezeichneter Verbund, bestehend aus traditionellen und neuen Komponenten des Lehr-Lern-Prozesses, konzipiert. Gestaltungsleitend war hierbei der zuvor dargelegte Bedarf. Begründet und exemplarisch erprobt wurde, wie die vorgeschlagenen Systemkomponenten Aufgabenklassen, Explorationsmodule und Wissensstrukturen zu einer Bereicherung traditioneller Lehr-Lern-Prozesse beitragen können, durch Anwendung in, als Gestaltungsmittel für und durch Förderung der fachdidaktischen Kommunikation und Diskussion zu Lehr-Lern-Prozessen. Bei Aufgabenklassen handelt es sich um abstrakte Aufgabenrahmen, die aus einem zu diesem Zweck entwickelten, Auswahl-, Abstraktions- und Strukturierungsprozess, hervorgingen, der auf über 320 Übungsaufgaben in fachwissenschaftlichen Lehrbüchern zum OOM angewandt wurde. Damit verbunden wurde eine Methodik zur Gestaltung von Aufgaben zum OOM zur Erfüllung vielfältiger fachdidaktischer Funktionen entwickelt, um diesen Prozess speziell für mit OOM wenig erfahrene Lehrende zu erleichtern. Lernenden geben Aufgabenklassen Orientierung, indem sie abstrakte Aufgabenrahmen mit im Unterricht erarbeiteten Lösungsstrategien verbinden. Die Bewältigung von Problemen mit ähnlichen Aufgaben wird damit vereinfacht. Bei Explorationsmodulen handelt es sich um softwarebasierte Lernangebote zur Anregung der Exploration von fachlichen Zusammenhängen in „Blended Learning“-Szenarios. Lernenden wird damit ein neuer, handlungsorientierter Zugang zu Fachkonzepten eröffnet, indem sie mit Repräsentationen von Fachkonzepten unter Verwendung systematischer Explorationsstrategien interagieren, anstatt ausschließlich zu programmieren. Dadurch schärfen sie nicht nur ihre Fach-, Methoden- und Sozial-, sondern auch ihre Lernkompetenz. Wissensstrukturen dienen als grafische Repräsentationen von fachlichen Erarbeitungsstrukturen unter Verwendung von Und-Oder-Graphen der Veranschaulichung von Vorkenntnisstrukturen zwischen Fachkonzepten für Akteure in Lehr-Lern- Prozessen. Sie erleichtern die fachdidaktische Analyse bzw. Diskussion von Lehr-Lern- Prozessen sowie die Kontrolle des erreichten Bildungsstands für Lehrende und Lernende. Die Vorgehensweise bei der Entwicklung der Komponenten des didaktischen Systems wurde ausführlich dokumentiert und abstrahiert. Dadurch ist ein Leitfaden gegeben, mit dem weitere didaktische Systeme für andere Themenbereiche oder andere Zielgruppen gestaltet werden können. Gezeigt wurde weiterhin, wie eine exemplarische Erprobung durch Integration in den Informatikunterricht der Sek. II sowie in die Informatiklehreraus- und -weiterbildung erfolgen kann. Involviert in diesen Prozess waren über 100 Lernende im Informatikunterricht der Sek. II und in Studienwerbeveranstaltungen, 10 Lehramtsstudierende in der Informatiklehrerausbildung sowie über 200 Lehrende in Veranstaltungen zur Informatiklehrerfortbildung.
Von Torsten Brinda in der Dissertation Didaktisches System für objektorientiertes Modellieren im Informatikunterricht der Sekundarstufe II (2004)

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Personen
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Rüdeger Baumann, Ulrich Block, B. S. Bloom, Torsten Brinda, Manfred Broy, Jerome S. Bruner, Franz Eberle, Frank Fischer, Steffen Friedrich, Werner Hartmann, Peter Hubwieser, Ludger Humbert, Michael Kerres, Johannes Magenheim, Heinz Mandl, Bertrand Meyer, Hilbert Meyer, Eckart Modrow, Fred Mulder, Jürg Nievergelt, Seymour Papert, Raimond Reichert, Sigrid E. Schubert, Carsten Schulte, Andreas Schwill, Marco Thomas, Lew Semjonowitsch Vygotsky, Tom J. van Weert

Begriffe
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Bildungeducation (Bildung), Bildungsstandards, Concept MapConcept Map, Deutschlandgermany, Didaktikdidactics, E-LearningE-Learning, Fundamentale Ideen, Fundamentale Ideen der Informatik, Informatikcomputer science, Informatik-Didaktikdidactics of computer science, Informatik-Unterricht (Fachinformatik)Computer Science Education, Lernenlearning, LOM (Learning Objects Metadata)Learning Objects Metadata, Mind MapMind Map, Modellemodel, Objektobject, OOM (Object oriented modelling)Object oriented modelling, Programmierenprogramming, Softwaresoftware, UML, Unterricht, Visualisierungvisualization
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Bücher
Jahr  Umschlag Titel Abrufe IBOBKBLB
1930 local  Mind in Society (Lew Semjonowitsch Vygotsky) 12, 11, 3, 8, 2, 4, 8, 6, 5, 9, 180, 197179391972532
1956   Taxonomy of educational objectives (B. S. Bloom) 13, 6, 74, 8, 8, 1, 4, 1, 5, 5, 3, 71422573133
1960 local  The Process of Education (Jerome S. Bruner) 6, 11, 2, 2, 9, 2, 5, 2, 5, 8, 3, 9861692730
1982 local web  Mindstorms (Seymour Papert) 7, 17, 2, 4, 13, 4, 5, 3, 8, 13, 8, 1132847115814
1987   Unterrichtsmethoden I (Hilbert Meyer) 7, 14, 2, 9, 11, 1, 5, 4, 3, 6, 4, 934102910367
1995 local web  Innovative Konzepte für die Ausbildung (Sigrid E. Schubert) 22, 10, 8, 1, 3, 6, 2, 4, 5, 2, 4, 73120273178
1996 Didaktik der Informatik (Rüdeger Baumann) 3, 8, 1, 5, 3, 1, 2, 3, 4, 5, 2, 744171395
1996   Didaktik der Informatik (Franz Eberle) 7, 15, 3, 4, 16, 1, 4, 1, 5, 5, 3, 1329105137467
1997 local  Informatik und Lernen in der Informationsgesellschaft (Heinz Ulrich Hoppe, Wolfram Luther) 5, 10, 1, 6, 4, 4, 1, 3, 5, 3, 1, 91715393196
1997 Object-oriented software construction 2nd Ed. (Bertrand Meyer) 8, 2, 4, 1, 4, 6, 6, 1, 6, 3, 4, 76471043
1998   Informatics in Higher Education Personenreihenfolge alphabetisch und evtl. nicht korrekt (Fred Mulder, Tom J. van Weert) 9, 3, 7, 1, 2, 3, 3, 2, 4, 4, 2, 842081690
1999  local web  Informatik und Schule (Andreas Schwill) 12, 6, 9, 1, 5, 5, 3, 2, 6, 5, 2, 1060175105713
2000  local web  Didaktik der Informatik (Peter Hubwieser) 15, 14, 6, 12, 1, 6, 9, 4, 3, 4, 3, 1286138127092
2000   Wissen sichtbar machen (Heinz Mandl, Frank Fischer) 9, 2, 12, 1, 4, 11, 6, 2, 5, 4, 3, 6325463358
2001   Multimediale und telemediale Lernumgebungen (Michael Kerres) 8, 16, 2, 8, 12, 2, 5, 2, 3, 11, 1, 715813676165
2001   Informatikunterricht und Medienbildung (Reinhard Keil, Johannes Magenheim) 7, 15, 1, 4, 3, 1, 4, 1, 5, 4, 2, 96520595132
2002 local web  Informatische Modellbildung (Marco Thomas) 2, 8, 1, 1, 11, 2, 2, 4, 3, 5, 5, 8142781670
2002 local  Modellierung in der informatischen Bildung (Sigrid E. Schubert, Johannes Magenheim, Peter Hubwieser, Torsten Brinda) 12, 3, 12, 1, 2, 5, 1, 2, 9, 3, 5, 7207971852
2002  local web  Pragmatischer Konstruktivismus und fundamentale Ideen als Leitlinien der Curriculumentwicklung (Eckart Modrow) 6, 9, 2, 5, 15, 4, 2, 1, 5, 8, 5, 8144182403
2002   SEC III Personenreihenfolge alphabetisch und evtl. nicht korrekt (Yvonne Büttner, Volker Claus, Helene Godinet, Raymond Morel, Robert Munro, Sigrid E. Schubert, Deryn Watson, Raul Wazlawick, Tom J. van Weert) 9, 4, 11, 1, 3, 8, 1, 4, 4, 3, 5, 101788103662
2003   Informatics and the Digital Society (Tom J. van Weert, Robert Munro) 3, 10, 2, 9, 7, 10, 1, 1, 10, 4, 2, 8167982208
2003  local web  Zur wissenschaftlichen Fundierung der Schulinformatik (Ludger Humbert) 13, 6, 11, 1, 8, 12, 1, 3, 4, 5, 4, 6156162655
2003 Informatische Fachkonzepte im Unterricht (Peter Hubwieser) 11, 6, 11, 1, 3, 8, 1, 2, 6, 4, 2, 97624492939
2004 local  Didaktik der Informatik (Sigrid E. Schubert, Andreas Schwill) 3, 13, 1, 7, 12, 1, 3, 3, 4, 4, 4, 94813292287
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Texte
Jahr  Umschlag Titel Abrufe IBOBKBLB
1993 local web  Fundamentale Ideen der Informatik (Andreas Schwill) 11, 14, 4, 9, 12, 7, 7, 3, 10, 7, 5, 128250125901
1995 local web  Programmierstile im Anfangsunterricht (Andreas Schwill) 5, 4, 1, 4, 7, 1, 1, 2, 1, 4, 1, 67106669
1997 local  Grundlegende Konzepte von Informations- und Kommunikationssystemen für den Informatikunterricht (Peter Hubwieser, Manfred Broy) 7, 5, 6, 1, 2, 7, 1, 2, 4, 4, 1, 5585325
1999 local web  Grundkonzepte der Informatik und ihre Umsetzung im Informatikunterricht (Ludger Humbert) 2, 12, 1, 4, 9, 3, 5, 2, 7, 2, 5, 68176575
1999 local web  Informatik als Pflichtfach an bayerischen Gymnasien (Peter Hubwieser) 4, 13, 1, 5, 6, 1, 2, 1, 2, 2, 1, 6986471
1999  local web  Roboter programmieren - ein Kinderspiel (Jürg Nievergelt) 14, 3, 11, 1, 6, 8, 1, 3, 4, 10, 2, 892582997
2000 local web  Ein spielerischer Einstieg in die Programmierung mit Java (Raimond Reichert, Jürg Nievergelt, Werner Hartmann) 9, 4, 14, 1, 5, 6, 3, 4, 4, 5, 4, 811681708
2000 Strategiemodellierung mit Expertenmaps Personenreihenfolge alphabetisch und evtl. nicht korrekt (Frank Fischer, Heinz Mandl) 2, 2, 3, 3, 4, 1, 4, 7, 5, 3, 1, 8288940
2000 Mapping-Techniken und Begriffsnetze in Lern- und Kooperationsprozessen Personenreihenfolge alphabetisch und evtl. nicht korrekt (Frank Fischer, Heinz Mandl) 8, 5, 9, 2, 3, 12, 1, 2, 3, 3, 3, 781371695
2001 local web  Evaluation von Informatikunterricht (Peter Hubwieser, Ludger Humbert, Sigrid E. Schubert) 3600
2001 local web  Ab wann kann man mit Kindern Informatik machen? (Andreas Schwill) 2, 10, 1, 5, 13, 3, 2, 1, 3, 4, 2, 6251762277
2001 local web  Einfluss fachwissenschaftlicher Erkenntnisse um objektorientierten Modellieren auf die Gestaltung von Konzepten in der Didaktik der Informatik (Torsten Brinda) 41800
2001 local web  Die Vielfalt der Modelle in der Informatik (Marco Thomas) 9, 3, 9, 1, 7, 6, 3, 2, 1, 3, 2, 752172418
2002 local web  Das Sieben-Schritte-Schema zur Dekonstruktion objektorientierter Software (Carsten Schulte, Ulrich Block) 3300
2002 local web  Modelle in der Fachsprache der Informatik (Marco Thomas) 1, 2, 7, 1, 7, 1, 3, 6, 4, 5, 1, 822081413
2002 Exploration of object-oriented models in informatics education Personenreihenfolge alphabetisch und evtl. nicht korrekt (Torsten Brinda, Sigrid E. Schubert) 6, 3, 7, 1, 3, 9, 6, 3, 3, 1, 5, 52551233
2003 local  Informatik und PISA (Steffen Friedrich) 1, 11, 1, 2, 7, 2, 1, 3, 2, 3, 2, 5111251221

iconDiese Doktorarbeit erwähnt vermutlich nicht ... Eine statistisch erstelle Liste von nicht erwähnten (oder zumindest nicht erfassten) Begriffen, die aufgrund der erwähnten Begriffe eine hohe Wahrscheinlichkeit aufweisen, erwähnt zu werden.

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Radikaler Konstruktivismus

Ideen, Ergebnisse, Probleme

Radical Constructivism

A Way of Knowing and Learning

(Ernst von Glasersfeld) (1995)  
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Entwicklung hypermedialer Lernsysteme

(Astrid Blumstengel) (1998)  local web 

Didaktik der Informatik

bzw. einer informations- und kommunikationstechnologischen Bildung auf der Sekundarstufe II

(Franz Eberle) (1996)  
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Design Patterns

Elements of Reusable Object-Oriented Software

(Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides) (1995)  local 
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Didaktik der Informatik

Grundlagen, Konzepte und Beispiele

(Peter Hubwieser) (2000)  local web 
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Informatik und Lernen in der Informationsgesellschaft

7. GI-Fachtagung Informatik und Schule, INFOS'97, Duisburg, 15.-18. September 1997

(Heinz Ulrich Hoppe, Wolfram Luther) (1997) local 
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Lehrbuch der Software-Technik (Band 1)

Software-Entwicklung

(Helmut Balzert) (1996)  
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Pragmatischer Konstruktivismus und fundamentale Ideen als Leitlinien der Curriculumentwicklung

am Beispiel der theoretischen und technischen Informatik

(Eckart Modrow) (2002)  local web 
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Programmieren mit Kara

Ein spielerischer Zugang zur Informatik

(Raimond Reichert, Jürg Nievergelt, Werner Hartmann) (2003)  local 
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Informatische Fachkonzepte im Unterricht

10. Fachtagung Informatik und Schule

(Peter Hubwieser) (2003)
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Informatische Modellbildung

Modellieren von Modellen als ein zentrales Element der Informatik für den allgemeinbildenden Schulunterricht

(Marco Thomas) (2002) local web 
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Fundamente der Informatik

Ablaufmodellierung, Algorithmen und Datenstrukturen

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Die Kluft zwischen Wissen und Handeln

Empirische und theoretische Lösungsansätze

(Heinz Mandl, J. Gerstenmaier) (2000) Bei amazon.de anschauen
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Grundsätze und Standards für die Informatik in der Schule

Bildungsstandards Informatik - Entwurfsfassung für Empfehlungen der Gesellschaft für Informatik e. V.

(Hermann Puhlmann, Torsten Brinda, Michael Fothe, Steffen Friedrich, Bernhard Koerber, Gerhard Röhner, Carsten Schulte) (2007)  local web 
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From Computer Literacy to Informatics Fundamentals

International Conference on Informatics in Secondary Schools -- Evolution and Perspectives, ISSEP 2005, Proceedings

(Roland Mittermeir) (2005)  
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Innovative Concepts for Teaching Informatics

Informatics in Secondary Schools: Evolution and Perspectives

(Peter Micheuz, Peter K. Antonitsch, Roland Mittermeir) (2005)  
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Didaktik der Informatik

mit praxiserprobtem Unterrichtsmaterial

(Ludger Humbert) (2005)  local 
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Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtskonzeptes für computergestütztes kooperatives Lernen

Computer Supported Cooperative Learning (CSCL) am beruflichen Gymnasium für Informations- und Kommunikationstechnologie

(Berit Holl) (2003) local web 

Informatische Bildung in der Wissensgesellschaft

Praxisband der 12. Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2007" der Gesellschaft für Informatik e. V.

(Peer Stechert) (2007)  

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Beat war Co-Leiter des ICT-Kompetenzzentrums TOP während er diese Dissertation ins Biblionetz aufgenommen hat. Die bisher letzte Bearbeitung erfolgte während seiner Zeit am Institut für Medien und Schule. Beat besitzt kein physisches, aber ein digitales Exemplar. Eine digitale Version ist auf dem Internet verfügbar (s.o.).

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