Steffen Bleul, Wolfgang Mueller, Robbie Schäfer Paderborn University/C-LAB Paderborn, Germany
07. 07. 2008 Fachgruppe Didaktik der Informatik Paderborn Universität Paderborn Konzeptionen des...
-
Upload
karsten-heimgartner -
Category
Documents
-
view
107 -
download
4
Transcript of 07. 07. 2008 Fachgruppe Didaktik der Informatik Paderborn Universität Paderborn Konzeptionen des...
07. 07. 2008 Fachgruppe Didaktik der Informatik Paderborn
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Informatikunterricht und Lerntheorien
LEHRER
SCHÜLER ‚INHALT‘
07. 07. 2008 2
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Lernen?
Unterricht?
• Lerninhalte grundsätzlich immer vermittelbar?
• Lehrer, weiß was der Lerner braucht?• Lehrer kennt den Lernprozess des
Lerners und kann ihn steuern? • Wissen kann durch Sprache auf den
Lerner übertragen werden? • Lerner nimmt Inhalte (‚Stoff‘) auf und
speichert diesen im Gedächtnis?
-> Wozu braucht man Lehrer?
07. 07. 2008 3
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Spezifischer und nicht spezifischer Transfer
GrundprinzipDenkweise
Idee
Graphik nach Schwill 1993
…
Lerninhalte bilden Grundprinzipien und Einstellung heraus
nicht spezifischer Transferauf neue Situation
-> Transfer des Gelernten auf ähnliche oder neue Situationen
07. 07. 2008 4
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
BehaviorismusPavlow / Skinner
Lernen ist Trainieren, und somit ist das Ziel von Lernsituationen eine Verhaltensänderung im Sinne eines „richtigen“ Verhaltens. Wissenserwerb ist das ‚Abspeichern‘ von Informationen, erleichtert und verstärkt durch Belohnung.
Verbesserung von Lernerfolgen durch verhaltensverstärkende Maßnahmen.
„Skinner Algorithmen“.
1. Es wird eine bestimmt Abfolge von Denkanstößen (Reizen, stimulus items) dargeboten; 2. der Lernende reagiert in der vom Programm induzierten Weise (response); 3. eine sofortige Erfolgsmitteilung bestärkt in seinem Lernverhalten (reinforcement); 4. alle Lernschritte entsprechen dem Prinzip der kleinen und kleinsten Schritte; 5. der Lernende gibt (daher) meistens richtige Antworten und 6. nähert sich sukzessive dem Lernziel an
07. 07. 2008 5
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Unterrichtsszenarien
• Drill and Practice Verfahren• Multiple Choice Test• usw.
-> mitunter brauchbar, um Wissen/Verfahren einzuüben
‚Früher‘ Informatikunterricht war mitunter nach dem Konzept des Behaviorismus aufgebaut
-> Programmierkurse – Produktschulung
1) Programmierproblem (meist abstrakt, mathematisch) wird vorgestellt, zu dessen Lösung ein neues (Programmier)konstrukt benötigt wird.2) Konstrukt/Syntax wird an kleinen Beispielen eingeübt (bis die Programme laufen)
07. 07. 2008 6
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Der KognitivismusGrundsätzliches:• Gehirn ist keine „Black Box“ (Gegenströmung zum Behaviorismus)• Der Prozess des menschlichen Denkens/Lernens wird im Kognitivismus als eine Art der Informationsverarbeitung angesehen
-> Notwendigkeit des Studiums interner Prozess des Hirns bzw. Aufstellung von theoretischen Modellen zur Informationsverarbeitung
-> es ergibt sich ein enger Zusammenhang zwischen der KI-Forschung und Kognitionswissenschaft
• Lernen erfolgt projektorientiert, d.h. es orientiert sich an einem Beispiel oder einem konkreten Problem. • Grundlegend wichtiger Bestandteil des Kognitivismus ist die Möglichkeit für den Lernenden, die Strategie zur Lösung des Problems selbst bestimmen zu können.
Methoden: Durch Suchen, Probieren und Explorieren wird die Fragestellung bzw. das konkrete Problem gelöst. Durch (u. U. weitere) offene Fragen wird Suchprozess weiter angeregt.
07. 07. 2008 7
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Kognitivismus - Lernprogramme
EINFÜHRUNG
PRÄSENTATION
FRAGESTELLUNG
ANTWORTANALYSE
FEEDBACK ABSCHLUSS
„PROBLEMLÖSEMASCHINE“
07. 07. 2008 8
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Kognitivismus – Multimediales Lernen
SOI-Modell Selection - Organisation - IntegrationMayer 2001
• Schemata (Begriffs-, Person-, Rollen-, Selbst-, Ereignis, inhaltsfreie Problemlöseschemata)
• Mentale Modelle – Auswahl von relevanten Wörtern, Bildinhalten– Strukturierung der Textinhalte, Bildung eines kohärenten verbalen
Modells– Strukturierung der relevanten Bildinhalte zu kohärenten bildhaften
Modell – die Verknüpfung der Text- und Bildpräsentation, Verknüpfung des
neuen mit Wissen aus Langzeitgedächtnis• Prinzip der dualen Codierung• Prinzip der räumlichen Nähe • Prinzip der simultanen Darstellung • Kohärenz-Prinzip • Multimodalitäts-Prinzip • Redundanz-Prinzip • Personalisierungsprinzip
07. 07. 2008 9
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Problembasiertes Lernen
Allgemeines:„Ein Problem ist durch drei Komponenten gekennzeichnet:- Unerwünschter Anfangszustand,- erwünschter Zielzustand,- Barriere, die die Überführung des Anfangszustandes in den Zielzustand im
Augenblick verhindert.
„Bei einer Aufgabe verfügen wir über Regeln (Wissen, Know-how), wie die Lösung zu erreichen ist.„
(Edelmann 1996)
-> Problemlösen mit Informatiksystemen ist eine der allgemein anerkannten Leitlinien der informatischen Bildung (siehe Friedrich (1995)).
Charakteristika des PBLLebensweltbezug (soweit wie möglich „wirkliche“ Probleme), meist interdisziplinär, Arbeit in (Klein)gruppen, Unterstützung von „außen“, Wissen zum Lösen des Problems wird den Schülern meist indirekt angeboten, Lehrer als Berater …
07. 07. 2008 10
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Unterrichtsaktivitäten
• Informatikunterricht nicht als Produktschulung – da ein Problem und nicht ein konkretes Softwareprodukt Ausgangspunkt unterrichtlichen Handelns ist.
• Projektorientierung im Informatikunterricht unterstützt PBL
Aber: Anwendungsorientierte Ansätze in der Informatikdidaktik haben sich nicht entscheidend durchgesetzt bzw. nur als ‚Einstieg‘
07. 07. 2008 11
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Instruktion und Konstruktivismus
Lernen als Instruktion Lernen als Konstruktion
• Wissen konstruiert sich der Lernende durch aktive Prozesse der Wahrnehmung, Deutung und Speicherung von Information
• Wissen lässt sich nicht vermitteln
• Aufgabe des Lehrers ist es, für die Konstruktion von Wissen geeignete Lernumgebungen bereitzustellen
• Wissen ist lehrbar, d. h. das Lernende allein dadurch, dass ihnen Wissen angeboten wird, dieses Wissen auch aufnehmen,
• Schüler wird als reaktives Wesen gesehen, das den angebotenen Lehrstoff aufnimmt oder auch nicht
• Lehrer ist eher Wissensvermittler
gemäßigter Konstruktivismus betont das Primat der Konstruktion gegenüber der Instruktion
07. 07. 2008 12
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Zum Konstruktivismus
Lernen bekommt die Bedeutung von kreativem Handeln; es wird zum sozialen und selbstgesteuerten Prozess der LernendenWissen bildet kein geschlossenes System, sondern ist relativ, vorläufig und perspektivischBewertung konzentriert sich nicht mehr auf das Ergebnis;der Prozess steht im Mittelpunkt der Auswertung
Ausprägungen/SonderformenSituiertes Lernen:„Lernen als aktiver Konstruktionsprozess statt als passive Wissensaufnahme, wobei die Besonderheiten der materiellen und sozialen Situation, in der Lernen stattfindet, wesentlich sind“
Anchored Instruction:•„Narrative Anker“ sollen situiertes Lernen ermöglichen und die Lernenden motivieren•Elemente von fallbasierten, problembasierten und projektbasiertem Lernen•Empfehlung des Lernens in Gruppen•Material meist angereichert mit multimedialen Anteilen
Beispiel (Mathematik): The Adventures of Jasper (Quelle: Vanderbilt Group)
07. 07. 2008 13
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Cognitive Flexibility Theory
Ziel dieses Ansatzes ist die Vermeidung von Übervereinfachungen und von "Schubladendenken" beim Lernen. Der Lernende soll flexible Vorstellungen entwickeln, die er in verschiedenen Kontexten nutzen kann. Gefördert wird diese Art des Lernens z. B. durch Falldar- stellungen, bei denen ein Problem aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet wird, bei denen Komplexität und Facettenreichtum einer Situation sichtbar werden.
(nach Stefan Aufenanger, E-learning in der Schule, 2006)
"A central claim of Cognitive Flexibility Theory is that revisiting the same material, at different times, in rearranged contexts, for different purposes, and from different conceptual perspectives is essential for attaining the goals of advanced knowledge acquisition". (nach Rolf Schulmeister, Grundlagen hypermedialer Lernsysteme, 1996)
Originalquelle: Spiro, R. J., Feltovich, P. J., Jacobson, M. J., & Coulson, R. L. (1991). Cognitive flexibility, constructivism, and hypertext: Random access instruction for advanced knowledge acquisition in ill-structured domains. Educational Technology, 24-33
07. 07. 2008 14
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Cognitive ApprenticeshipCollins, Brown & Newmann, 1989
Lern-Inhalte BereichswissenHeuristische Strategien („tricks of the trade“)Kontroll-StrategienLern-Strategien
Lehr-Methoden
ModellingCoachingScaffolding und FadingArticulationReflectionExploration
Lern-Sequenz Ansteigende KomplexitätAnsteigende VielfaltGlobale Kenntnisse und Fähigkeiten vor lokalen
Soziale Bedingungen
SituiertheitExpertenpraxisIntrinsische MotivationKooperation der Lernenden nutzenWettbewerb der Lernenden nutzen
Grundlagen und Annahmen zu diesem Ansatz stammen aus der Beobachtung und Untersuchung von Unterrichtskonzepten auf ihre gemeinsamen Merkmale unter dem Aspekt der kognitiven Meisterlehre‚
-> 18 Merkmale in 4 Bereichen
Orientiert sich an dem Lehrling <-> Meister (Experte) Verhältnis
Probleme des Modellierens
07. 07. 2008 15
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Methoden im Cognitive Apprenticeship
„Modelling“: Lehrling schaut bei der Arbeit zu und erhält Erklärungen
„Coaching“: Lehrling lernt (unter Anleitung) Arbeiten selbst durchzuführen. Der Experte gibt dabei Hinweise und Rückmeldung
„Scaffolding“: Der Experte unterstütz den Lehrling (nur noch) bei der Durchführung von komplexen Tätigkeiten
„Fading“: Der Experte übernimmt nur noch Teile, die der Lehrling noch nicht in der Lage ist, selbst auszuführen und zieht sich auch sonst immer mehr zurück
„Artikulation“: Der Lehrling wird da zu angehalten seine Tätigkeiten/Lösungsstrategien Wahrzumachen
„ Reflection “: Der Lehrling soll dazu angehalten werden sein Lösungen mit der des Experten oder eines anderen Lehrling kritisch zu vergleichen und ggf. seine Handlungsweise anpassen
„Exploration“: Dem Lehrling werden nur noch allgemeine Vorgaben gesetzt, wodurch Sie in die Lage versetzt werden sollen eigen Interessen/Ziele zu entwickeln und auf interessante zu stoßen
07. 07. 2008 16
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Instruktion und geleitete Erkundung Coaching Konstruktion
Umsetzbarkeit von CA in LIFE
Aufbau von (multimedialen) Lerneinheiten -> Informatikunterricht „konkret“ LIFE Phasenmodell
Weiteres Material/Hinweise: life.upb.de
07. 07. 2008 17
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Methoden CA und LIFE Model
Methoden im CA Unterrichtsmethoden im LIFE Phasenmodell
Modelling Instruktionales Lösungsbeispiel, Objektspiel
Coaching Erklären des Objektspiels, Hilfestellungen des Lehrers
Scaffolding and Fading Durch das life3-Phasenmodell und die Werkzeuge (CRC-Karten, Fujaba)
Articulation Auf die Begrifflichkeit achten, Schülerarbeiten erklären lassen: Z. B.: Vorstellung der Ergebnisseder Gruppenarbeitsphasen
Reflection Arbeitsphasen besprechen: War das Vorgehen in der Gruppe erfolgreich? In Phase 3 durch Arbeit in parallelen Gruppen: Die einzelnen Gruppen stellen vor der Klasse denStand dar. Ihr Vorgehen, ihre Modellier-Ideen und Probleme – Die Klasse unterstützt, fragt nach,..
Exploration Vorliegende Beispiele erkunde
07. 07. 2008 18
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Zusammenfassung
Lerntheorien
Rolle des Lehrers
07. 07. 2008 19
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Learning Design: Creating Learning Communities
Phases of Learning :
- Exploration, Deconstruction (guided, self-directed, LO‘s)
- Exercises
- Reengineering (commission)
- Establish a Virtual Company
- Transfer of Knowledge, Construction
- Presentation, Competition of Design
- [Concept of Classroom work]
- Students Self-Evaluation (achievement of objectives, learning processes)
Z
ZZ
Z
Z
V V V V
deconstruction of software
construction by transfer of knowledge
Production Line
07. 07. 2008 20
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Schlusswort
Bildung kommt vom Bildschirm und
nicht vom Buch, sonst hieße es ja Buchung.
Dieter Hildebrandt
07. 07. 2008 21
Universität Paderborn Konzeptionen des Informatikunterrichts
Fachdidaktische Grundlagen
Literatur
Collins, Brown & Newman: Collins, A.; Brown, J.S.; Newman, S.E.: «Cognitive Apprenticeship: Teaching the crafts of reading, writing, and mathematics.» In Resnick, L. B. (Ed.): Knowing, learning and instruction Hillsdale: Lawrence Erlbaum Associates, 1989, S. 453-494.
YAM SAN CHEE:Cognitive apprenticeship and its application to the teaching of Smalltalk in a multimedia interactive learning environment Published in Instructional Science, 23, 133–161 (1995).
Ainslie Ellis, Linda Carswell u.a. Resources, Tools, and Techniques for Problem Based Learning in Computing Report of the ITiCSE’98 Working Group on Problem Based Learning
Baumgartner, P. eLearning Lerntheorien und Lernwerkzeuge, aus Österreichische Zeitung für
Berufsbildung http://www.e-lisa.at/magazine/oezb/pdf/3a_02_03.pdf