Vorbemerkung 

Die Materialien, die in der Fortbildung vorgestellt werden, sind mit dem geltenden Lehrplan kompatibel. Es werden praxiserprobte Unterrichtseinheiten und -materialien vorgestellt, die gemeinsam von erfahrenen Informatik-Lehrkräften aus den Bezirken Arnsberg, Detmold und Münster sowie Mitarbeitenden aus dem ProDaBi-Projekt der Universität Paderborn entwickelt wurden. 

Fortbildungsinhalte 

In diesem Fortbildungsmodul wird ein allgemeinbildender, erkenntnisorientierter Programmieransatz (Epistemisches Programmieren) eingeführt, der anhand eines Unterrichtsmoduls zum Thema „Datengetriebene Umweltanalyse” konkretisiert wird. Ziel dieser Fortbildung ist darüber hinaus die Entwicklung einer Implementation dieses Programmieransatzes für den eigenen Unterricht. 

 Epistemisches Programmieren 

Epistemisches Programmieren als Programmieransatz für die Schule soll Schüler:innen eine interessenbasierte und erkenntnisorientierte Perspektive auf das Programmieren eröffnen, indem es sie befähigt, Programmieren als Erkenntniswerkzeug zu nutzen. Schüler:innen sollen so durch Programmieren ihren eigenen Interessen nachgehen sowie Erkenntnisse gewinnen und kommunizieren lernen, um sich selbst auszudrücken. Dabei setzt der entsprechende Programmieransatz auf die Verwendung unterstützender Scaffolds wie Bibliotheken oder vorgefertigte „Codeschnipsel”, um Schüler:innen – und besonders Programmierneulingen – einen vereinfachten bzw. in der Abstraktheit reduzierten Start in das Programmieren zu ermöglichen. Durch Verwendung, Adaption und Kombination von „vorbereiteten Programmcodes” gelangen sie schnell zu eigenen Programmierergebnissen und Erkenntnissen. 

Ziel der Fortbildung 

Ziel der Fortbildung ist es, eine Konkretisierung dieses Programmieransatzes für den eigenen Unterricht samt geeigneter Materialien und Scaffolds für die Schüler:innen zu entwickeln. Als mögliche Umsetzung wird den Teilnehmenden der Fortbildung dazu ein etwa 12 Unterrichtsstunden umfassendes Unterrichtsmodul zum Thema „Datengetriebene Umweltanalyse“ vorgestellt, in welchem Schüler:innen eigenen umweltbezogenen Forschungsfragen durch die Programmierung eigener Auswertungen von selbst erhobenen Daten nachgehen. Beispiele für Fragestellungen könnten lauten: „Wie können wir den CO2-Gehalt im Klassenraum verbessern?“ oder „Wie unterscheidet sich der Feinstaubgehalt im Innenstadtverkehr in 30er- und 50er-Zonen?“. Bezüglich dieses Unterrichtsmoduls werden die Teilnehmenden zunächst in die verschiedenen Tools wie spezifische Jupyter Notebooks und die Messsensoren eingeführt, können diese selbstständig explorieren und anschließend für den eigenen Unterricht konfigurieren.  

Neben der Erarbeitung einer konkreten Umsetzung dieses Unterrichtsentwurfs entwickeln und diskutieren die Teilnehmenden ebenfalls eigene Unterrichtsskizzen und -ideen, welche den Ansatz des Epistemischen Programmierens aufgreifen. Dabei steht insbesondere auch der fachliche und didaktische Austausch zwischen den Teilnehmenden im Vordergrund, sodass gemeinsam Implementationen geplant und evaluiert werden können.  

Themen 

• Ansatz des Epistemischen Programmierens als ein erkenntnisgetriebener, allgemeinbildender Programmieransatz 
• Python und Jupyter Notebooks zum Erstellen von interaktiven Lernumgebungen und Worked Examples bzw. Scaffolds zur vorwissensgerechten Einführung in Datenanalysen in Python 
• Computational Essays zur Dokumentation Epistemischer Programmierprozesse 
• Unterrichtsmodul „Datengetriebene Umweltanalyse“ 
• Sensebox und andere Arduinos in Verbindung mit verschiedenen Sensoren zur Datenerhebung 
• OpenSenseMap als Plattform zur Datensammlung 
• Erarbeitung eigener Implementationen des Ansatzes des Epistemischen Programmierens für den eigenen Unterricht