Sei es das Smart Home, der Mähroboter im Garten oder das erste eigene Smartphone - bereits im Grundschulalter wird die Lebenswirklichkeit von Schüler:innen durch Informatiksysteme geprägt. Verschiedene Akteur:innen aus der Wissenschaft und aus der Politik haben mittlerweile den Bedarf einer frühen informatischen Bildung erkannt, die den Schüler:innen ermöglichen soll, sich sicher in ihrem digital geprägten Umfeld bewegen sowie es aktiv mitgestalten zu können. So wurden bspw. in NRW im Jahre 2021 verschiedene informatische Kompetenzen in die Kernlehrpläne der Fächer der Grundschulen integriert.

Aufgabe:

Perspektivisch sollen auch am Standort Essen Unterrichtsmaterialien für die Adressierung dieser Kompetenzen entwickelt werden. Hierzu bedarf es einer Identifikation geeigneter perspektivenübergreifender Beispiele und Kontexte aus dem jeweiligen Fach, in welche informatische Aspekte eingebettet werden können. Daher soll im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden, welche digitalen Phänomene in der Lebenswirklichkeit von Grundschüler:innen vorrangig in Erscheinung treten. Hierzu ist es denkbar, dass im Anschluss an eine Literaturanalyse Interviews mit Grundschullehrkräften konzipiert, durchgeführt und ausgewertet werden.

Hinweis:

Das Thema kann sowohl im Rahmen einer Bachelorarbeit als auch als Masterarbeit bearbeitet werden. Der Umfang, insbesondere des empirischen Teils, würde dann individuell angepasst werden.

Informatische Entwicklungen sowie eine besondere Erwartungshaltung gegenüber Informatiklehrkräften können dazu führen, dass sie sich in ihrem Schulalltag mit Aufgaben konfrontiert sehen, auf die sie im Rahmen ihrer Ausbildung nicht ausreichend vorbereitet wurden. Beispielhaft zu nennen sind hier unter anderem die Vermittlung von Teilaspekten der künstlichen Intelligenz oder auch die Administration von digitalen Endgeräten der Schüler:innen.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit sollen im Rahmen einer Online-Fragebogenumfrage unter Informatiklehrkräften aus ganz Deutschland bereits erhobene qualitative Daten im Hinblick auf Implikationen für Fortbildungsangebote und das Lehramtsstudium Informatik ausgewertet werden.

Hinweis

Das Thema kann sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Der Umfang der Auswertung würde sich an der Art der Abschlussarbeit orientieren.

Aus verschiedenen Studien (bspw. JIM und KIM) wird deutlich, dass sich Kinder und Jugendliche zu großen Teilen ihrer Freizeit mit Angeboten im Internet beschäftigen. Die Angebote sind dabei oft geprägt von großen Tech-Firmen, die professionelle Teams beschäftigen. Der Informatikunterricht steht in dieser Hinsicht in zweifacher Bringschuld. Einerseits soll durch informatische Bildung ein Verständnis dafür entwickelt werden, wie "das Internet" mit all seinen Komponenten und Angeboten funktioniert. Andererseits sollen auch Kompetenzen ausgebildet werden, die eine aktive Gestaltung statt bloßer Konsumierung vorgefertigter Inhalte ermöglichen. Hier treffen curriculare Vorgaben jedoch auf moderne Webdesign-Gestaltung: Während Schul-Curricula vordergründig auf Konzeptverständnis fokussieren, steht beim Webdesign bzw. beim Zugänglichmachen der erstellten Inhalte oft die konkrete Umsetzung bzw. Anwendung dieser Konzepte im Vordergrund, bspw. die gleichzeitige Verwendung verschiedener Sprachen auf Client- (HTML, CSS, JavaScript) wie auch auf Server-Seite (PHP, Bash), das Anmieten von Domains, das Setzen von DNS-Records, die Einrichtung eines (Web-)Servers, die Einhaltung von lizenzrechtlichen Vorgaben uvm. Die schiere Komplexität der ineinandergreifenden Konzepte kann das Thema abschreckend darstellen, gerade in der Anfänger\*innen-Ausbildung.

Für eine Bachelorarbeit soll untersucht werden, welche Konzepte für eine hinreichende Umsetzung des Themas im schulischen Kontext notwendig sind und in welcher Art und Weise bzw. an welchen Stellen dieses Thema im Kernlehrplan verschiedener Schulformen verankert werden könnte. Eine Masterarbeit umfasst den vorher genannten Teil sowie den begründeten Entwurf eines Unterrichtskonzepts und exemplarischer Materialien zur Durchführung entsprechender Lerneinheiten.

Bei der Einführung in die Programmierung kommen in der Schule häufig Systeme wie Scratch oder Greenfoot zum Einsatz. Programmiert werden damit dann häufig Animationen (Scratch), Spiele, Marsrover o.ä. Damit erfolgt dann zwar ein Einstieg in die Programmierung - eine Erklärung von Informatiksystemen aus dem Alltag der Schüler*innen findet jedoch weitestgehend nicht statt. Schüler*innen wird dann oft nicht klar, was dieser Einstieg mit realer Programmierung zu tun hat.

Aufgabe

Im Rahmen dieser Arbeit soll zunächst eine Literaturrecherche im Hinblick auf für die Erklärung von Ausschnitten der durch Digitalisierung geprägt Welt geeigneten Anfangsbeispiele zur Programmierung in Schulbücher, Handreichungen oder wissenschaftlichen Texten erfolgen. Dann sollen Informatiksysteme aus der Lebenswelt der Schüler*innen (wie z. B. Mähroboter, Saugroboter, selbstfahrende Fahrzeuge, Smarthome-Systeme, Supermarktkasse, o.ä.) im Hinblick auf ihre Rekonstruierbarkeit mit Systemen wie Scratch oder Greenfoot untersucht werden. Für mindestens ein solches System soll dann eine möglichst weitreichende Implementierung in einer der genannten Umgebungen erfolgen. Darauf aufbauend soll dann dargelegt werden, welche Teile von Schüler*innen entwickelt werden könnten und wie das jeweilige System problemorientiert schrittweise von einer rudimentären Ausgangsimplementierung zu einem funktionsfähigen System erweitert werden könnte mit dem Ziel, daran Grundkonzepte der Programmierung zu erlernen.

Hinweis

Das Thema kann sowohl im Rahmen einer Bachelorarbeit als auch als Masterarbeit bearbeitet werden. Während bei einer Bachelorarbeit der Schwerpunkt auf der Systementwicklung und der Identifizierung möglicher Ausbaustufen liegen würde, wären im Fall einer Masterarbeit weiterführende Implementierungen und die Einbettung in ein Unterrichtskonzept mit Materialentwicklung zu berücksichtigen.

Das fachliche und sprachliche Lernen findet im Fachunterricht immer nur gemeinsam statt. Damit ist eine gezielte Sprachbildung Aufgabe aller Fächer. Für den Informatikunterricht gibt es allerdings kaum entwickelte und erprobte Konzepte bzw. Unterrichtsreihen, die unter besonderer Berücksichtigung der Sprachbildung gestaltet sind.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit sollen ausgewählte fundierte sprachliche Förderinstrumente, die bereits in anderen Fächern erfolgreich genutzt werden, auf den Informatikunterricht angewandt werden. Dazu soll eine Unterrichtsreihe zu einem beliebigen Inhaltsfeld entwickelt und ggf. erprobt werden. Hierbei sind unterschiedliche Schwerpunktsetzungen bzgl. Inhalt und Jahrgangsstufe möglich.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

Das Interesse von Lernenden stellt einen zentralen Faktor für den Erfolg von Lernaktivitäten dar. Existierende Forschungsergebnisse aus anderen Fachbereichen deuten darauf hin, dass eine von den Schüler*Innen empfundene Nützlichkeit des Gelernten einen positiven Effekt auf deren Interesse am Lerngegenstand haben kann. Ob dies auch bei informatischen Fachinhalten wie bspw. Daten und Informationen bestätigt werden kann, ist bis jetzt nicht erforscht.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit sollen literaturbasiert Hypothesen über den Einfluss der Nützlichkeit des Gelernten auf das Interesse erarbeitet werden. Darauf aufbauend soll literaturbasiert ein (Online-)Fragebogen entwickelt werden, mit dem die Hypothesen überprüft werden sollen. Die Durchführung einer Erhebung soll mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Analyse, eine Durchführung der Erhebung und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Die kontextliche Einbettung bei der Vermittlung von informatischen Fachinhalten ist weit verbreitet (siehe z.B. Informatik im Kontext). Zudem existieren Forschungsarbeiten aus anderen Fachbereichen, die das Interesse von Schüler*Innen an unterrichtlichen Kontexten untersucht haben. Es ist jedoch wenig über zugrundeliegende Faktoren bekannt, die das Interesse an solchen Kontexten beeinflussen können.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Arbeit sollen basierend auf Literaturanalysen begründete Hypothesen über mögliche Einflussfaktoren auf das Interesse von Schüler*Innen an unterrichtlichen Kontexten entwickelt werden. Zudem soll literaturbasiert ein (Online-)Fragebogen entwickelt werden, mit dem solche Einflussfaktoren identifiziert werden können. Die Durchführung einer Erhebung soll mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Analyse, eine Durchführung der Erhebung und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Die kontextliche Einbettung bei der Vermittlung von Fachinhalten ist nicht nur im Informatikunterricht weit verbreitet (siehe z.B. Chemie, Physik, Biologie oder Informatik im Kontext). Neben zahlreichen weiteren Gelingensbedingungen stellt auch das Interesse der Schüler*Innen einen zentralen Faktor während des Lernprozesses dar, der insbesondere den Lernerfolg beeinflusst. Über die Interessen von Schüler*Innen zu verschiedenen unterrichtlichen Kontexten ist bis jedoch wenig bekannt.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit sollen zunächst aus fachdidaktischer Perspektive verschiedene unterrichtliche Kontexte zu einem ausgewählten informatischen Fachinhalt entwickelt werden. Zudem ist ein (Online-)Fragebogen zu entwerfen, der das Interesse von Schüler*Innen an diesen Kontexten erfasst. Die Durchführung einer Erhebung soll mindestens geplant und Auswertungsmöglichkeiten mindestens theoretisch aufgezeigt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde entsprechend eine Durchführung der Erhebung und eine Ergebnisanalyse erwartet.

Während Informatikunterricht in der Sek. I und in der Sek. II in Pflicht- und Wahlpflichtangeboten als etabliert gelten kann, sind didaktische Ansätze für und unterrichtliche Umsetzungen in der Primarstufe noch selten. Vorhandene Arbeiten zeigen, dass eine didaktische Aufbereitung informatischer Themen auch für diese Altersgruppe möglich ist. Zudem gibt es politische Bereitschaften, Möglichkeiten einer informatischen Bildung im Primarbereich zu prüfen.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit soll eine systematische Literaturanalyse zu Ansätzen, Konzepten und Umsetzungen informatischer Konzepte im Primarbereich erfolgen. Dazu soll Literatur in nationalen und internationalen Quellen recherchiert, analysiert und kriterienorientiert strukturiert und im Hinblick auf relevante Erkenntnisse für die Gestaltung einer informatischen Bildung in dieser Altersstufe ausgewertet werden.

Lebensweltliche Kontexte werden im informatikdidaktischen Ansatz "Informatik im Kontext" als Ausgangspunkt für die Vermittlung informatischer Ideen und Fachkonzepte verwendet. Es gibt bislang kaum Erkenntnisse, welche Alltagsvorstellungen Schülerinnen und Schüler zu solchen Kontexten und den darin auftretenden informatischen Fachkonzepten haben.

Aufgabe

Im Rahmen der Arbeit sollen die Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern zum gewählten Bereich mittels geeigneter Methoden (z. B. Assoziationstests, Testitems, Interviews) erfasst, ausgewertet und Schlussfolgerungen für die Unterrichtsgestaltung gezogen werden. Hierbei sind unterschiedliche Schwerpunktsetzungen möglich.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor- oder Masterarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Masterarbeit würde eine entsprechend breitere Umsetzung und Analyse erwartet. Je nach gewählten Ansätzen und inhaltlichen Schwerpunkten können in diesem Bereich auch mehrere Themen vergeben werden.

Forschungsergebnisse zeigen, dass ausgearbeitete und gut dokumentierte Lösungsbeispiele (worked out examples) förderlich für den Erwerb von Methodenkompetenzen sein können.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll der Forschungsstand zu Lösungsbeispielen in der informatischen Bildung dargestellt werden. In Abstimmung mit einem oder mehreren Schulpartner/n sollen dann Lösungsbeispiele zu vorher abgestimmten Themen erarbeitet und im praktischen Einsatz erprobt werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor-, Master- oder Staatsexamensarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Master- oder Staatsexamensarbeit wird eine entsprechend vertiefte Analyse und breitere Umsetzung erwartet.

Für schulrelevante Informatikkonzepte existieren bedingt durch Schulbücher, Handreichungen, Lehrplanvorgaben oder andere verfügbare Unterrichtsmittel verschiedene unterrichtliche Vermittlungskonzepte.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll durch eine Kombination aus Literaturanalyse und schriftliche Befragung von Informatiklehrkräften ein Überblick über die verschiedenen Zugängen zu einem jeweils abgegrenzten Fachgegenstand der Informatik gegeben werden.

Hinweis:

Das Thema kann mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen sowohl als Bachelor-, Master- oder Staatsexamensarbeit bearbeitet werden. Im Rahmen einer Master- oder Staatsexamensarbeit würde eine entsprechend breitere Analyse erwartet.

Schülergeeignete Lernsoftware zur Visualisierung und Exploration wird für viele Gegenstände der Informatik benötigt. Zu einer Reihe von Gegenständen existieren prominente Lösungen, in vielen anderen Bereichen gibt es noch Entwicklungsbedarf.

Aufgabe:

Im Rahmen der Arbeit soll der Forschungsstand zu Lernsoftware und Unterrichtsmitteln für den gewählten Gegenstandsbereich beleuchtet werden. Basierend auf dieser Analyse ein eigener Ansatz für eine Lernsoftware begründet werden. Die Entwicklung dieser Software ist in den Etappen Analyse, Entwurf und Implementierung darzustellen. Abgeschlossen werden soll diese Arbeit mit einem kurzen Tauglichkeitstest.

Hinweis:

Die Arbeit ist von ihrem Implementierungsaufwand her eher weniger als Bachelor-Arbeit geeignet. Eine entsprechende Reduktion und Eingrenzung ist aber nicht ausgeschlossen.