Programmieren mit Schülern in authentischen Problemkontexten

Seit einiger Zeit beschäftigt mich die Frage, wie man mit Schülern problemorientiert programmieren kann (authentischer Problemkontext). Beim Programmieren im Unterricht ergibt sich meiner Einschätzung nach schnell das Problem, dass konkrete Bedürfnisse, die ein Computerprogramm erfordern, fehlen. Ich selbst habe damals einen Taschenrechner (also einen, wie er in jedem Betriebssystem vorinstalliert ist) programmiert und andere unnütze Dinge.

Da Informatik bzw. ITG in Baden-Württemberg eh in die anderen Fächer integriert ist, bietet sich eine Kooperation mit dem Fach Technik an. Im Bereich der Informationstechnik gibt es den Aspekt “Steuern und Regeln”. Der Computer kann hierbei als Hilfsmittel dienen.

Man könnte z.B. mit den Schülern ein Projekt mit einem Gewächshaus durchführen (vielleicht sogar fächerübergreifend mit Biologie/ NWA). Also erst anhand irgendwelcher biologischer Gesichtspunkte planen, dann bauen, usw.
Der Punkt, an dem die Informatik und die Informationstechnik ansetzt ist das Problem, dass im Gewächshaus eine bestimmte Temperatur und Luftfeuchte gehalten werden muss. Mit Temperaturfühlern, etc. kann man diese Werte messen und über ein Interface (das die Schüler vielleicht sogar selbst herstellen) an den Computer weitergeben. Diese müssen dort mit einem Programm ausgewertet werden welches wiederum Befehle an Befeuchter etc weitergibt (EVA-Prinzip).

Mögliche Algorithmen wären z.B.:

• Wenn die Luftfeuchtigkeit unter 70% fällt, schalte den Befeuchter ein, ansonsten mache nichts.
• Wenn der Bestäuber eingeschaltet ist und Luftfeuchtigkeit über 80%, schalte den Befeuchter aus.
• Direkte Steuerung: Öffne Lüftungsklappen, etc.
• Zeitgesteuert: Setze t (Timer) auf 100. Ziehe pro Sekunde 1 ab. Solange der Timer >0 ist schalte Gießsystem alle 7sek 3sek lang ein.
• …

Ich denke bis auf das letzte Beispiel, welches eher was für Experten ist, sollten diese Algorithmen für alle Schüler machbar sein. Die Schüler lernen dabei ein zentrales Konzept der Informatik den Algorithmus, mit wesentlichen Konzepten wie Folge, Schleife und Verzweigung kennen. Die Schüler schreiben also ein Programm, das eine Vorschrift für die Lösung eines Problems enthält (vgl. Def. Algorithmus in Schneider/ Werner (2007). Taschenbuch der Informatik).

Wer hat weitere Ideen, wie man mit Schülern problemorientiert programmieren kann?

Weiterführender Link:
http://lehrerfortbildung-bw.de/faecher/technik/rs/steuern/

Zula fertig

Letzten Donnerstag habe ich meine Wissenschaftliche Hausarbeit (Zula), die Bestandteil der Staatsprüfung ist, abgegeben.

Einerseits bin ich natürlich erleichtert, dass die Schreiberei ein Ende hat. Andererseits bin ich erstaunt, wie kalt mich die Abgabe gelassen hat. Ich glaube ich werde meine “Zula” unter der Kategorie “im Nachhinein halb so schlimm” in meiner Biografie abheften. Gleich neben dem Abitur.

Ich weiß nicht so richtig, ob ich beim Anblick meines Werkes stolz sein soll oder nicht. Einerseits glaube ich, sind mir manche Passagen richtig gut gelungen und glaube das Thema ganz gut umschlossen zu haben andererseits hätte ich manches dann doch nochmal überarbeiten können. Nun ja, mal sehen was die Profs sagen.

Das Thema war: “Die Computersimulation als didaktisches Werkzeug für die Verwendung im Technikunterricht der Realschule Baden-Württembergs”
Falls das Thema jemanden interessiert melde er sich einfach per Mail.

Natur und Technik

Ein sehr interessantes Bild bietet sich mir seit einigen Wochen auf meinem Weg zur PH. Vermutlich Stadtarbeiter haben versucht mit Motorsägen dem Gestrüpp am Zaun beim FH-Parkplatz Herr zu werden. Jedoch nicht mit vollendeten Erfolg. Übrig geblieben sind mehrere in den Zaun eingewachsene Äste:

Es ist schon sehr interessant zu beobachten wie sich die Natur ihren Weg bahnt. Das hat mich irgendwie an eine Szene in Max Frischs Homo Faber erinnert, den wir damals in der 10. Klasse gelesen haben, in der die Hauptperson durch den peruanischen(?) Dschungel reist und vor lauter Gewächs kaum noch atmen kann - oder so ähnlich.

Der Mensch gegen die Umwelt? Technik gegen die Natur? Wieso überhaupt gegen, Kann Technik nicht auch mit der Natur sein? Ist Technik wertfrei? Ist, um gleich das Extrembeispiel zu nennen, eine Atombombe wertfrei? Die Benutzung und Herstellung sicher nicht. Wir alle sind Benutzer, Hersteller, Betroffene und Bewerter von Technik.

Technik soll nach Schmayl und Wilkening (1995) mehrperspektivisch unterrichtet werden. Das heißt, es sollen im Unterricht neben den rein technischen Kompetenzen auch verhaltensbezogene und wertungsbezogene Kompetenzen gefördert werden. Die obigen Bilder zeigen wie ich finde ganz gut diese Mehrperspektivität der Technik.

Man könnte über solche Bilder sicher gut weiter “herum-philosophieren” …

P.S.: Spaßeshalber ne kleine nicht ganz ernst gemeinte Umfrage: Wer gewinnt? Der Busch oder die Säge?

Bionik vor der Schultür

Heute morgen fiel mir direkt vor meiner Schule ein Busch auf an dem wohl mehrere Spinnen ihr Tagwerk getan haben. Er war übersäht mit vielen Spinnennetzen. Ich habe mit meinem Handy sofort ein paar Bilder geschossen:

In Worten: Das Spinnennetz überzog den Busch, angeknüpft an viele Ästchen mit einem dichten Netzdach. Zudem herrlich mit Morgentau überzogen. Ein Anblick für die Götter!
Sofort musste ich an Analogien in der Bautechnik denken. So ist z.B. das Dach des Münchner Olympiastadions bei den Spinnen abgeschaut. Oder auch die im Volksmund trefflich bezeichnete “Spinne” der PH Ludwigsburg. Spinnen sind einfach tolle Tiere!

Das ganze nennt sich dann Bionik. Technik, die ihre Ideen aus der Natur entnimmt.
Es gibt viele weitere Beispiele dazu:

• Das Flugzeug –> Vogel (erst Da Vinci dann Liliental)
• Der Klettverschluss –> von einer Pflanze
• Der Echolot –> von den Delphinen
• Der Propeller –> Diese Früchte vom Ahornbaum
• …
• Wer kennt noch weitere Beispiele?

Da ich morgen noch ein Block Technik bei meinen 8ern unterrichte, werde ich die günstige Gelgenheit nutzen und fern vom eigentlichen Thema “Technisches Zeichnen” einen kleinen Lerngang über Bionik machen.
Ich erhoffe so bei meinen Schülern ein tieferes Verständnis von Technik zu schaffen. Ganz auch im Sinne des Mehrperspektivischen Ansatzes unserer Päpste Wilkening und Schmayl.

Grüße an meinen Kommilitonen Jörg, der über dieses schöne Thema seine Zula schreibt :-)

Das Fahrradkettenmodell zum elektr. Stromkreis

Am Donnerstag werde ich die Ehre haben Achtklässler in die Geheimnisse des Stromkreises einzuweihen.
Eine Verantwortungsvolle Aufgabe, wie ich finde.
Es gilt falschen Vorstellungen, wie “Strom wird verbraucht” oder ähnlichem, von vorne rein einen Riegel vorzuschieben. Begriffe wie Stromverbraucher sind dabei sehr kritisch zu sehen.

Ich will versuchen dies an dem Fahrradkettenmodell zu verdeutlichen, da Fahrräder den Schülern aus dem Alltag bekannt sind.
Die Kettenglieder stehen für die Elektronen die Energie transportieren. Dort wird die übertragene Energie für die Bewegung des Rades genutzt. Dadurch aber, dass keine Kettenglieder wegfallen kann man sehr gut sehen, dass Energie nicht verbraucht wird und es auch wieder ein “Weg zurück” geben muß.
Ein Stromkreis muß also geschlossen sein.

Detailliertere Infos zu Modellen der E-Lehre und speziell zu diesem findet man in einem Vorlesungsskript von Thomas Wilhelm der Uni Würzburg. Kapitel 5.4.2