In einer von Digitalisierung geprägten Welt bietet die Informatik ein wichtiges Werkzeug, um die eigene Lebenswelt besser verstehen, aber auch kritisch hinterfragen zu können. Die Methode der sechs Denkhüte nach de Bono bietet eine besonders kreative Möglichkeit, eine Diskussion zu gestalten. In diesem Workshop sollen mögliche Anwendungen der Methode exemplarisch in der Jahrgangsstufe 6 aufgezeigt, erprobt und diskutiert werden.

Die digitale Transformation unserer Lebens- und Arbeitswelt hat in den letzten Jahren zunehmend zu einer korrespondierenden Transformation des Bildungssystems geführt, um Lernende in allen Bildungsphasen bestmöglich auf die digitalisierungsbedingten Anforderungen vorzubereiten. Dabei wurden zahlreiche internationale, nationale und bundeslandspezifische Kompetenzrahmen entwickelt, die beschreiben, welche digitalisierungsbezogenen Kompetenzen Lernende und Lehrende zukünftig benötigen. Viele dieser Kompetenzrahmen setzten Schwerpunkte im Bereich des Lehrens und Lernens mit digitalen Medien. Jedoch wurden und werden auch die Auseinandersetzung mit Digitalisierung als Lerngegenstand und damit der Stellenwert einer informatischen Bildung zunehmend betont. Die geforderte Verankerung des Lehrens und Lernens mit und über digitale Technologien in allen Schulstufen und -fächern führt über verschiedene Empfehlungen in diesem Bereich hinweg zu der Frage, welche Kompetenzen Lehrkräfte für ihre Arbeit zukünftig benötigen. An der Universität Duisburg-Essen wurde im Rahmen der Arbeit einer interdisziplinären Arbeitsgruppe ein Kompetenzrahmen entwickelt, der als Versuch verstanden werden möchte, verschiedene bestehende Rahmenwerke und Modelle des breiteren Feldes zu integrieren. Eine zentrale Teilfrage ist, welche Informatik-Kompetenzen Lehrerinnen und Lehrer für ihre digitalisierungsbezogenen beruflichen Tätigkeiten benötigen. Dazu wird ein Ansatz vorgestellt, der von einem Arbeitskreis der Gesellschaft für Informatik e. V. mit dem Ziel entwickelt wurde, Empfehlungen für eine informatische Grundbildung von Nicht-Informatik-Lehrkräften zu erarbeiten. Eng damit verbunden ist die Frage der curricularen Verankerung in der Lehrkräftebildung. Dazu werden das Vorgehen und erste Ergebnisse des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten großen Verbundprojekts „!Communities of Practice NRW – für eine Innovative Lehrerbildung“ (ComeIn) vorgestellt, in dem im Teilbereich Informatik ein modularer Ansatz zur Informatikausbildung von Nicht-Informatik-Lehrkräften entwickelt und erprobt wurde.

In recent years, the digital transformation of our everyday lives has increasingly led to a corresponding transformation in the education system to prepare students best possible for the digitalization-related requirements. During this process, numerous international, national, and federal competence frameworks were developed that describe which digitalization-related competencies students and teachers will need in the future. Many of these frameworks set priorities in the area of teaching and learning with digital media, but the role of dealing with digitization as a learning object and thus the role of computer science was also increasingly emphasized. The required anchoring of teaching and learning with and about digital technologies in all school subjects leads to the question of which competencies teachers will need for their work in the future across various recommendations in this area. At the University of Duisburg-Essen in Germany, a competence framework was developed as part of the work of an interdisciplinary working group, which wants to be understood as an attempt to integrate various existing frameworks and models in the broader field. A key sub-question is which computing competencies teachers need for their digitalization and profession-related activities. For this purpose, an approach is presented that was developed by a working group of the German Informatics association with the aim to delelop recommendations for computing education of non-computer science teachers. Closely related to this is the question of curricular anchoring in teacher education. For this purpose, the procedure and first results of a large joint project funded by the German Ministry of Education and Research are presented, in which a modular approach to computing education of non-computer science teachers was developed and tested with participants from all phases of teacher education.

In recent years, the digital transformation of our everyday lives has increasingly led to a corresponding transformation in the education system to prepare students best possible for the digitalization-related requirements. During this process, numerous international, national, and federal competence frameworks were developed that describe which digitalization-related competencies students and teachers will need in the future. Many of these frameworks set priorities in the area of teaching and learning with digital media, but the role of dealing with digitization as a learning object and thus the role of computer science was also increasingly emphasized. The required anchoring of teaching and learning with and about digital technologies in all school subjects leads to the question of which competencies teachers will need for their work in the future across various recommendations in this area. At the University of Duisburg-Essen in Germany, a competence framework was developed as part of the work of an interdisciplinary working group, which wants to be understood as an attempt to integrate various existing frameworks and models in the broader field. A key sub-question is which computing competencies teachers need for their digitalization and profession-related activities. For this purpose, an approach is presented that was developed by a working group of the German Informatics association with the aim to delelop recommendations for computing education of non-computer science teachers. Closely related to this is the question of curricular anchoring in teacher education. For this purpose, the procedure and first results of a large joint project funded by the German Ministry of Education and Research are presented, in which a modular approach to computing education of non-computer science teachers was developed and tested with participants from all phases of teacher education.

Als ein Inhaltsfeld des Bereichs "Informatik und Gesellschaft" wird es zunehmend wichtiger, die gesellschaftlichen Auswirkungen der "Künstlichen Intelligenz" im Informatikunterricht zu betrachten. Nach einem kurzen Input werden in Kleingruppen vorbereitete unerprobte Unterrichtsmaterialien evaluiert und anschließend diskutiert. Zusätzlich werden weitere Unterrichtsideen und Materialien zu dem Thema "Künstliche Intelligenz" für verschiedene Jahrgangsstufen vorgestellt. 

Jede Schule in NRW soll bis spätestens 2021 ein Medienkonzept auf Grundlage des Medienkonzeptrahmens NRW erstellt haben. Der sechste Kompetenzbereich „Problemlösen und Modellieren“ fordert dabei insbesondere auch Grundkenntnisse aus der Informatik zu vermitteln. Jede Schülerin/ jeder Schüler soll sich einerseits mit Algorithmen auseinandersetzen und andererseits auch Grundfertigkeiten der Programmierung erwerben.

In diesem Workshop soll die Spieleprogrammierung mit einem Mikrocontroller als ein durchgehender Kontext in der Sekundarstufe I zur Erlangung der vorher beschriebenen Kompetenzen dienen. Mit dem Mikrocontroller micro:bit von BBC erproben die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die interaktive Spieleprogrammierung von der Jahrgangstufe 5 bis 9 bzw. 10. Dabei bekommen sie mithilfe eines Onlineeditors einen Einblick in die blockbasierte Programmierung des Mikrocontrollers, sowie in die textbasierte Programmierung mit MicroPython und JavaScript. 

Anschließend sollen Ideen für die Weiterentwicklung der Unterrichtsmaterialien gesammelt und diskutiert werden.

Seit der Veröffentlichung der KMK-Strategie zur Bildung in der Digitalen Welt (2016) werden landesweit verstärkt Bildungskonzepte für die durch Digitalisierung geprägte Welt entwickelt und erprobt. Die in der Strategie enthaltenen Kompetenzerwartungen, die sich am DigComp-Modell orientieren, sollen dabei im Kern fächerintegriert erreicht werden. Weiterhin basiert die digitale Transformation im Kern auf informatischen Konzepten, für die es ebenfalls im Hinblick auf ihren Bildungswert begründete nationale und internationale Zusammenstellungen von Kompetenzerwartungen für alle Schulstufen gibt. Als Beitrag zu der bereits lang und fortwährend diskutierten Frage der Relation einer fächerintegrierten „digitalen Bildung“ und eines verbindlichen Unterrichtsfachs Informatik wurden in nationalen und internationalen Bildungsempfehlungen zur „digitalen“ und informatischen Bildung enthaltene Kompetenzfacetten extrahiert und mit Bezug auf in beiden Perspektiven enthaltene Fachkonzepte (wie z. B. Algorithmen, Daten) fokussiert. Es zeigt sich im Kern ein Bild sich in Teilen überlappender, ansonsten aber ergänzender Perspektiven, die gemeinsam dazu beitragen können, jungen Menschen die durch Digitalisierung geprägte Welt zugänglich zu machen. Damit das vollumfänglich gelingen kann, müssen die Auseinandersetzungen mit Digitalisierung in allen Fächern und die informatische Bildung curricular aufeinander abgestimmt werden.

Durch internationale Vorgaben ist das nationale Schulsystem dazu aufgefordert, die Inklusion von jungen Menschen mit Beeinträchtigungen in den Regelschulbetrieb zu ermöglichen. Neben allgemeinen Anforderungen an Schulen stellt das auch die Unterrichtsfächer vor fachspezifische Herausforderungen: Wie können im Falle zielgleichen Unterrichts vorhandene Beeinträchtigungen bestmöglich kompensiert werden, so dass gemeinsames Lernen möglich ist? Welche alternativen Ziele lassen sich im Falle zieldifferenten Unterrichts mit welchen Methoden erreichen? Im Vergleich zu anderen Disziplinen steht die informatische Bildung bzgl. der Inklusionsforschung noch ziemlich am Anfang, auch da das Fach ohnehin nur von einem Teil der Schüler gewählt wird und oft erst in höheren Jahrgangsstufen. Ein Feld, zu dem es bereits eine Reihe von Arbeiten gibt, ist die Vermittlung informatischer Konzepte an Menschen mit Beeinträchtigungen beim Sehen. Im Rahmen des Vortrags wird ein Überblick über bestehende Ansätze (z. B. Assistive Technologien, Anpassungen von Lern- und Programmierumgebungen, haptische Modelle) gegeben, ferner werden Schlussfolgerungen für die informatische Bildung in Schulen gezogen.

In dem Workshop soll anhand eines webbasierten Tools, welches vom Lehrstuhl für Didaktik der Informatik entwickelt wurde, aufgezeigt werden, wie komplexere Aufgabentypen durch automatische Auswertung in den Unterricht zur unmittelbaren Diagnostik genutzt werden können. Die Teilnehmenden werden zunächst die verschiedenen Aufgabentypen kennenlernen und im späteren Verlauf die automatisch ausgewerteten Abgaben analysieren und zur Diagnose unter verschiedenen Gesichtspunkten einsetzen. Abschließend soll mit den Teilnehmenden diskutiert werden, inwiefern sich die vorhandenen Aufgabentypen und automatischen Analysen für den (Informatik-)Unterricht eignen und welche zusätzlichen Analysen und Aufgabentypen aus ihrer Sicht für eine gute Diagnose sinnvoll sind.

Seit ein paar Jahren gibt es eine verstärkte Diskussion im Bereich des nationalen Bildungssystems, wie dieses weiterentwickelt werden soll, um den Herausforderungen der Digitalisierung für unsere Gesellschaft gerecht zu werden. Breit und weitestgehend unstrittig wird gefordert, verstärkt auch digitale Medien für das Lehren und Lernen in Schulen und Hochschulen einzusetzen mit dem Ziel der Ausprägung entsprechender Medienkompetenz. Dass es ohne Informatik jedoch keine Digitalisierung und damit keinen Bedarf für "Digitale Bildung" gäbe, wird in der Diskussion oft vernachlässigt. Bildung in der digitalen Welt, die den Anspruch hat, allgemeinbildende Ziele von Schule zu verfolgen, muss Digitalisierung als Unterrichtsmittel und als Unterrichtsgegenstand in den Blick nehmen. 

Ein Ausschnitt des Vortrags findet sich im Angebot von Vimeo:  https://vimeo.com/257099584

Background

Due to the results of international student assessment studies like PISA, the normative determination and empirical verification of competencies are topics in the focus of educational and psychological research during the last years. In the area of object-oriented programming the project COMMOOP focuses on the identification of such competencies. Currently, in the framework of this project a test instrument for comparative studies of larger cohorts as well as for individual diagnostics is under construction.

Following a comparing analysis of various definitions of the term *competency*, we understand competencies in the area of object-oriented programming as domain specific cognitive and metacognitive abilities and skills that enable individuals to solve problems in the area of object-oriented programming. During an intensive literature research a four-dimensional competency model could be derived. First steps towards verification were done by interviewing experts and integrating competency formulations from national and international curricula. Furthermore 12 test items were derived and piloted in a first pen and paper test. This format has been shown resulted in a quite inefficient and time-consuming procedure due to the process of digitalization and evaluation as well as due to the reach-out for further test subjects. It was thus considered detrimental. Hence, it was reasonable to seek an alternative approach in a digital solution.

Implementation & current status

Considering the situation that teachers often do not have administrative rights and furthermore to avoid installation issues we decided to develop a web-based application, which could be run in any web browser on any device with internet access. The web application is independent from the field of computer science and could be used in other fields as well. So there are simple generic item formats, like multiple choice and questionnaire. But there are also special item formats, which were custom-built for accessing programming competencies. Because some item formats are more complex than others requiring more than one step to complete, it would not been enough to use the final submission for enhancing the items. So we implemented a generic way to record all actions the user has taken during the process. These recordings could be helpful to explore cognitive processes while solving the tasks. Given an inside into difficulties, the improvement of the item pool will be facilitated. To make it easy to create new items and tests, we have implemented a graphical user interface for this purpose.

Potential and outlook

The tool has the potential to let interested researchers assess and evaluate the competency level of students with regard to a competency model. Especially the recording of all actions could be very helpful to get an insight into how students deal with the item, to know where they struggle. In the future, when we have collected enough data, we will implement adaptive tests to assess the competency of our pupil with a far better accuracy.

Gemäß dem Modell der didaktischen Rekonstruktion, das in den Naturwissenschaften entstand, soll bei der Unterrichtsplanung der Perspektive von Schülerinnen und Schülern genügend Raum gegeben werden. In den Naturwissenschaften hat dies in großem Umfang zu Forschungsarbeiten zur Beschreibung, Erklärung und unterrichtlichen Anknüpfung an Schüler- und Lehrervorstellungen geführt. In der Informatik liegen diesbezüglich bislang nur wenige wissenschaftliche Arbeiten vor. Junge Menschen begegnen heute jedoch vielfältigen Informatiksystemen seit frühster Kindheit in ihrer Lebenswelt, was zur Folge hat, dass sie bzgl. deren Funktionsweise und Wirkung individuelle Vorstellungen konstruieren, die nicht notwendigerweise mit den wissenschaftlichen Konzepten übereinstimmen. Die Kenntnis entsprechender Vorstellungen bietet daher Anknüpfungspunkte für die Gestaltung schülergerechten Fachunterrichts.

Im Rahmen des Vortrags wird zunächst ein kurzer Einblick in das Modell der didaktischen Rekonstruktion nach Kattmann sowie dessen Adaption für die Informatik nach Diethelm et al. gegeben, weiterhin ein kurzer Überblick über das Forschungsfeld zur informatikbezogenen Schülervorstellungsforschung. Anschließend werden eine Reihe eigener Untersuchungsergebnisse zum Thema vorgestellt, in denen es um Schülervorstellungen zu Datenbanken und Smartphones sowie zum Kategorisierungsverhalten in Bezug auf informatische Begriffe ging.

Material zum Vortrag

• Vortragsfolien
• Weiterführendes Material

Der Lehrplan für die Ausbildung zum/r Fachinformatiker/in ist wie in den meisten anderen Berufen der dualen Ausbildung kompetenzorientiert formuliert. Er enthält in sehr allgemeiner Form die Kompetenzen, die die Auszubildenden während der Ausbildung entwickeln sollen. Wie dieser Prozess der Kompetenzentwicklung während der Ausbildung durch die berufliche Schule und den Ausbildungsbetrieb im Detail angeleitet und begleitet werden soll, ist im Wesentlichen den Lehrkräften und Ausbildern überlassen.

Die Umsetzung und Umsetzbarkeit des Lernfeldkonzepts auch in der Informatik wird immer wieder kontrovers diskutiert, und gerade aus dem schulischen Bereich wird häufig angegeben, dass immer noch zu wenig hochwertige Unterrichtsmaterialien zur Verfügung stünden.

Dies wurde auch durch eine Befragung von bayrischen Informatiklehrkräften an beruflichen Schulen bestätigt. Allerdings zeigte diese Studie auch vielversprechende Ansätze, das Konzept in der eigenen Schule zu implementieren.

Eine Interviewstudie unter ausgewählten Ausbildungsbetrieben ermöglichte es, wichtige berufliche Handlungsprozesse für das Berufsbild des/r Fachinformatikers/in zu identifizieren. Die Ergebnisse dieser Studie wurden durch eine umfassende Auswertung von Stellenangeboten für Fachinformatiker/innen ergänzt.

An Hand dieser Erkenntnisse wurde – basierend auf dem DQR für IT-Berufe – ein normatives Kompetenzstrukturmodell für die Ausbildung zum/r Fachinformatiker/in entwickelt, das die theoretische Fundierung der Ausbildung unterstützt und sowohl in der fachdidaktischen Forschung als auch der Lehrerbildung nutzbringend eingesetzt werden kann und somit zur Weiterentwicklung des Berufsbildes des/r Fachinformatikers/in beitragen kann.

Es werden sowohl der Entwicklungsprozess als auch das resultierende Modell dar- und zur Diskussion gestellt.