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InfoSphere – Schülerlabor Informatik

ein außerschulischer Lernort für Schülerinnen und Schüler aller Altersstufen und Schulformen

 
Das InfoSphere - Schülerlabor Informatik, welches im Sommer 2010 an der RWTH Aachen eröffnet wurde, bietet verschiedene Zugänge zu zahlreichen Facetten und Anwendungen der Informatik für Kinder und Jugendliche von der dritten Grundschulklasse bis zum Abitur. InfoSphere ist eines der wenigen Schülerlabore, die sich nicht nur mit Anwendungen, sondern mit der Informatik im Kern beschäftigt. Informatik ist heutzutage überall: im Handy, im Navigationsgerät, in Fahrzeugen und auch in der Mikrowelle. Ziel des InfoSphere ist es Konzepte, Methoden, Werkzeuge und Denkweisen der Informatik, die in der Öffentlichkeit häufig gar nicht wahrgenommen werden, sichtbar und explizit zu machen. In 13 verschiedenen Modulen werden ausgehend von Alltagserfahrungen der Kinder und Jugendlichen informatische Inhalte schülergerecht vermittelt.
Im InfoSphere werden ganzjährig und völlig kostenlos halbtägige, ganztägige, aber auch über mehrere Tage andauernde experimentelle und handlungsorientierte Module angeboten, die vor Ort in den speziell konzipierten Räumlichkeiten durchgeführt werden. Diese Module können von Lehrkräften für ihre Klassen oder Kurse gebucht oder auch an speziellen Terminen von einzelnen Interessierten besucht werden. Bei vielen Angeboten für die Unter- und Mittelstufe sind keine speziellen Vorkenntnisse notwendig, so dass diese von Schulklassen aller Schulformen besucht werden können, selbst wenn bislang kein regulärer Informatikunterricht stattfand. Die Oberstufen-Module eigenen sich besonders für die Integration in den Informatikunterricht. Dabei ist dies sowohl als alternative Unterrichtsform als auch als interessante Fortsetzung des behandelten Schulstoffs denkbar. Zwar können die meisten Module auch unabhängig vom Informatikunterricht absolviert werden, eine größere Nachhaltigkeit wird jedoch durch eine enge Verknüpfung mit dem Schulunterricht erreicht. Für jedes Modul wird deshalb die Kompatibilität zum Lehrplan Informatik für das Land Nordrhein-Westfalen dargestellt. Für die Module der Sekundarstufe II erfolgt darüber hinaus eine Einordnung in die Vorgaben zum Zentralabitur. Weiter werden interessierten Lehrkräften Möglichkeiten aufgezeigt, wie sich die Themen in den Unterricht integrieren lassen. Dazu werden aktuell spezielle Materialien zur Nor- und Nachbereitung der Module im regulären Unterricht erstellt.
Die Motivation zur Gründung eines außerschulischen Lernortes, speziell eines Schülerlabors, sind vielseitig. Speziell für die Informatik sind dabei folgende zu nennen. Zum einen ist in unserer heutigen informationsorientierten Gesellschaft ein kompetenter Umgang mit Informatikwerkzeugen und -methoden notwendig, um sinnvoll am gesellschaftlichen Leben teilzuhaben. Es ist somit absolut unerlässlich, dass Kinder so früh wie möglich den kompetenten Umgang mit Informatikwerkzeugen erlernen. Zum anderen besteht auch weiterhin ein erhöhter Bedarf an IT-Fachkräften (nicht nur in Deutschland), welcher nur durch eine Steigerung der Studierenden- und Ausbildungszahlen im IT-Bereich langfristig gedeckt werden kann. Aufgrund dessen ist es zwingend erforderlich, dass Kinder und Jugendliche bereits während ihrer Schulzeit in Kontakt zu Themengebieten der Informatik kommen, denn nur so werden sie die Informatik in ihre Berufswahlentscheidung miteinbeziehen.
Das Hauptziel des InfoSphere besteht darin, Schülerinnen und Schülern ein realistisches Bild der Informatik zu vermitteln, um so nicht zwingend mehr, jedoch vor allem die richtigen Schülerinnen und Schüler für ein Studium oder eine Ausbildung im Bereich der Informatik zu gewinnen.

Konzept

Das Schülerlabor steht Schulklassen und –kursen aller Schulformen, Informatik AGs und auch einzelnen interessierten Schülerinnen und Schülern ganzjährig zur Verfügung. In den Modulen lernen die Teilnehmenden auf spannende und spielerische Art und Weise Informatikmethoden, -konzepte und -denkweisen zielgruppengerecht kennen, die aufgrund der Kosten und des Aufwandes zur Materialerstellung, den zeitlichen Einschränkungen oder fehlender technische Möglichkeiten in dieser Art nicht in Schulen machbar wären. Es werden vor allem offene Problemstellungen bearbeitet, die unterschiedliche, kreative Lösungen in Teams ermöglichen und sowohl fachliche, als auch überfachliche Handlungskompetenzen fördern.
Schülerinnen, Schüler, Lehrkräfte und auch Eltern können sie auf unserer Website (http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de) über die angeboten Module informieren, Kontakt zu uns aufnehmen und kurze Berichte zu vergangenen Aktionen lesen. Darüber hinaus informieren wir die verschiedenen Zielgruppen über zwei monatlich erscheinende Newsletter über die aktuellen Projekte und Veranstaltungen. Die Buchung von Modulen erfolgt direkt über das Kontaktformular durch die Lehrkraft, bei Terminen zur Einzelanmeldung erfolgt diese über das entsprechende Anmeldeformular auf der Website. Zum einen erreichen wir somit die Breite der Kinder und Jugendlichen, durch die Angebote für komplette Schulklassen bzw. -kurse. Zum anderen ermöglichen die Termine zur Einzelanmeldung das Interesse der Kinder und Jugendlichen nachhaltig zu fördern, da die Teilnehmenden im Rahmen dessen die Möglichkeit haben Module nach ihren individuellen Neigungen auszuwählen.

Auswahl der Inhalte
Um die Kinder und Jugendlichen dort abzuholen, wo sie stehen knüpfen die Modulthemen an das direkte Lebensumfeld der Schülerinnen und Schüler an. So wird im Modul „Was steckt hinter dem Zebrastreifen? - EAN- & QR-Codes“ für die Mittelstufe der Frage nachgegangen, was eigentlich in den Streifencodes auf den Produkten im Supermarkt gespeichert ist und wieso das Produkt auch bei beschädigtem Code an der Kasse noch korrekt erkannt wird. Auch Navigationssysteme sind für die meisten Kinder und Jugendlichen heute schon zu allseits bekannten technischen Helfern geworden. Aber bei der Frage, wie diese denn nun den kürzesten Weg finden, sind auch viele Erwachsene überfragt. Antworten auf diese und ähnliche Fragen liefert das Modul „Suche nach dem kürzesten Weg - Graphalgorithmen zum Anfassen“. Viele Jugendliche können sich einen Alltag ohne die alleskönnenden kleinen Helfer gar nicht mehr vorstellen. Die Rede ist von Smartphones, die immer weiter Einzug ins Leben der Kinder und Jugendlichen und somit auch in die Klassenzimmer finden. Für all diejenigen, die Smartphones nicht nur benutzen, sondern auch programmieren möchten lohnt sich der Besuch der beiden Module „GUI-Programmierung für eine Android-App“ und „Bluetooth-Fernsteuerung für Roboter mittels Smartphones“. Wir alle arbeiten, spielen oder entspannen heute vor Flachbildschirmen unterschiedlicher Größe, aber wie wird das Bild eigentlich erzeugt? Bei Fragen dieser Art hilft das Modul „Wie kommt das Bild auf den Bildschirm? - Einstieg in die Computergrafik“.
Aus den Alltagsbezügen der Kinder und Jugendlichen heraus werden im Laufe der Module die dahinterliegenden informatischen Konzepte vermittelt. So spielt bei der Erkennung auch beschädigter EAN-Codes die Fehlererkennung die entscheidende Rolle. Um die kürzeste Route ans Reiseziel zu berechnen arbeitet das Navigationsgerät einen Graphalgorithmus ab und zur Translation von Objekten auf dem Bildschirm bedarf es Matrixmultiplikation.
Neben den fünf hier kurz vorgestellten Modulen sind auch folgende aktuell im Angebot:
• Zauberschule Informatik - Ein erster Einblick in die Welt der Informatik
• Spielend programmieren lernen mit SCRATCH
• Reise ins Innere des PCs
• Die Suche nach dem verlorenen Schatz - Kryptographie zum Anfassen
• Objektorientiert programmieren lernen mit ALICE
• LEGO-Turingmaschine
• Künstliche Intelligenz
• Rechnen mit DNA

Didaktisches/methodisches Konzept
Im Fokus der didaktischen und methodischen Ausgestaltung der Module steht der Ansatz des forschenden Lernens, der es allen Teilnehmenden ermöglicht selbstständig in Teams und in ihrem individuellen Lerntempo die Welt der Informatik für sich zu entdecken. Es wird besonderer Wert darauf gelegt verschiedene Sinne („Informatik mit Kopf, Herz und Hand“) anzusprechen, um ein möglichst ganzheitliches Lernen zu ermöglichen. Darüber hinaus sind die Module unter Berücksichtigung von Genderaspekten designt worden, um dem Vorurteil Herr zu werden, dass Informatik „nur was für Jungs“ sei. Die Module richten sich im Besonderen auch an nicht-technikaffine Kinder und Jugendliche. So wurden gezielt Anwendungsbezüge zu unterschiedlichen Alltagssituationen hergestellt, um den unterschiedlichen Interessen der Kinder und Jugendlichen gerecht zu werden. Hierdurch soll erreicht werden, dass auch Schülerinnen und Schüler, die augenscheinlich kein Interesse an Informatik mitbringen motiviert sind, sich tiefergehend mit dem Themengebiet zu beschäftigen. Um die besonders im Bereich der Informatik wichtigen Kompetenzen der Kooperation & Kollaboration zu schulen bzw. weiter auszubauen, beinhalten die Module große Anteile der Partner- und Teamarbeit. Bei den Angeboten zur Einzelanmeldung haben die Teilnehmerinnen und Teilnehmer darüber hinaus die Gelegenheit in altersübergreifenden Gruppen zu lernen und somit von dem Wissen und den Fähigkeiten der einzelnen Teammitglieder zu profitieren.

Weitere Zielgruppen

Neben den oben genannten Zielen für Schülerinnen und Schüler bietet das InfoSphere für Lehramtsstudierende des Fachs Informatik an der RWTH Aachen und bereits im Dienst befindliche Lehrkräfte außergewöhnliche Aus- bzw. Weiterbildungsmöglichkeiten. So ist die Erstellung und Erprobung von Lernmaterialien in Form von InfoSphere-Modulen fester Bestandteil der fachdidaktischen Ausbildung im Fach Informatik. Dabei erlangen die Studierenden den häufig gering ausfallenden Praxisbezug, indem sie in Kleingruppen eigenständig neue Module inklusive detaillierter Ablaufpläne und aller Materialien entwickeln und diese anschließend im InfoSphere erproben. Die Studierenden erhalten dabei nicht nur von den Mitarbeitern des Lehrstuhls auf theoretischer Ebene, sondern auch auf praktischer Ebene von den Schülerinnen und Schülern und den Lehrkräften direktes Feedback. Für die Lehrkräfte eröffnet ein Besuch mit ihrer Klasse bzw. ihrem Kurs die Möglichkeit zwanglos in neuartige Lehr-Lern-Konzepte hinein zu schnuppern. Sie erfahren wie diese Lehr-Lern-Konzepte und auch moderne Medien und Technologien in (Informatik-) Unterricht integriert werden können. Darüber hinaus stellen wir den Lehrkräften Materialien für ihren eigenen Schulunterricht zur Verfügung, die kostenlos von der Website herunter geladen und frei verändert und weiter entwickelt werden können. Weiter befindet sich aktuell ein Konzept zur Lehrerfortbildung in der Entwicklung, wodurch die Lehrkräfte als Multiplikatoren gewonnen werden sollen.

Erfahrungen

Aktuell umfasst das Angebot des InfoSphere 13 verschiedene Module für die Klassenstufen 3 bis Q2. Seit Eröffnung im Sommer 2010 haben 47 Schulklassen bzw. -kurse das InfoSphere am Europaplatz in Aachen besucht. Die meisten Schulklassen kamen von Gymnasien aus Aachen und Umgebung, aber auch Realschulen und Schulen aus Bonn, Leverkusen, Lohmar, Köln und Kleve waren dabei. Insgesamt konnten wir bislang 770 Kinder und Jugendliche mit unserem Angebot erreichen.

 
Weitere Informationen zu angebotenen Aktionen finden Sie hier http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de(external link).

Kontakt

Nadine Bergner
Prof. Dr. Ulrik Schroeder
Jan Holz (Kooperation bzgl. IGaDtools4MINT-Projekt)

Website

http://schuelerlabor.informatik.rwth-aachen.de/(external link)

Verknüpfte Projekte

 

Publikationen im Rahmen des Projekts

 

AuthorsTitleJournal/Conference/PublisherProjectFurther Information Year
No records found

 

Studentische Abschlussarbeiten

Bachelor- und Masterarbeiten

 

StudentTitleTypeSupervisorProjectStatusFinished
Lierenfeld, Jennifer Aktives Lernen in der Informatik durch Elearning Plattformen am Beispiel eines Schülerwettbewerbs Master ThesisNadine Bergner, Hendrik Thüs InfoSphere(external link) FinishedTue 25. Sep. 2012
Kerber, Florian HackIt! - Framework Bachelor ThesisJan Holz, Hendrik Thues InfoSphere(external link), IGaDtools4MINT FinishedTue 18. Sep. 2012
Friesen, Alexander Development and evaluation of a visual development environment for Tablet-PCs or Pads Diploma ThesisPhilipp Brauner, Hendrik Thüs InfoSphere(external link) FinishedWed 01. Feb. 2012
Sehy, Torsten A Collaborative Learning Tool for Sorting Algorithms on Multitouch Tables Bachelor ThesisHendrik Thüs, Nadine Bergner InfoSphere(external link) FinishedThu 06. Oct. 2011
Andreas Schäfer Collaborative Multi-Touch Application for Resolution in Propositional Logic Bachelor ThesisPhilipp Brauner, Nadine Bergner, Thiemo Leonhardt InfoSphere(external link) FinishedThu 25. Aug. 2011
Nabbi, Negah Kollaborative und altersgerechte Anwendung zur Vermittlung fundamentaler Ideen der Informatik Diploma ThesisPhilipp Brauner, Thiemo Leonhardt InfoSphere(external link) FinishedThu 03. Feb. 2011

 

Staatsexamensarbeiten

 

StudentTitelBetreuerProjektStatusAbschlussEdit
Taraschewski, Christian Schülerwettbewerb zum Projektmanagement im Kontext der Android-Entwicklung für die Sekundarstufe 2 Nadine Bergner, Hendrik Thüs InfoSphere(external link) AbgeschlossenMon 10. Mar. 2014Edit
Kuschay, Maren

„Können Computer denken?“
Ein handlungsorientiertes InfoSphere-Modul zum Thema künstliche Intelligenz

Nadine Bergner InfoSphere(external link) AbgeschlossenMon 03. Mar. 2014Edit
Tiemann, LauraAnalyse der fachlichen und überfachlichen Kompetenzen von verschiedenen Modulen des InfoSphere - Schülerlabors Informatik Nadine Bergner InfoSphere(external link) AbgeschlossenWed 29. Jan. 2014Edit
Kwiecien, AlexandraReise durch die Geschichte der Informatik - aufbereitet als Stationenlernen für jedermann Nadine Bergner InfoSphere(external link) AbgeschlossenMon 04. Nov. 2013Edit
Froitzheim, ManuelAndroid-Workshop zur Vertiefung von Datenstrukturen in der Studieneingangsphase Nadine Bergner, Hendrik Thüs IGaDtools4MINT, InfoSphere(external link) AbgeschlossenWed 14. Aug. 2013Edit
Weischenberg, KarolaAnalyse von Kriterien für zielgerichteten Anwendungsbezug im Informatikunterricht Nadine Bergner IGaDtools4MINT, InfoSphere(external link) AbgeschlossenTue 06. Aug. 2013Edit
Blasius, FabianSchülerlabor-Modul zur Programmierung von Tinkerforge-Mikrocontrollern mit Java im Kontext Hausautomation Nadine Bergner, Jan Holz InfoSphere(external link), IGaDtools4MINT AbgeschlossenTue 19. Feb. 2013Edit
Wehling, MichaelaSchülerlabor-Modul: Zelluläre Automaten als Werkzeug zur Simulation in der Biologie und im Straßenverkehr Nadine Bergner, Jan Holz InfoSphere(external link), IGaDtools4MINT AbgeschlossenWed 13. Feb. 2013Edit
Friese, ThomasInfoSphere-Modul: Technische Informatik als Verzahnung von Informatik und Elektrotechnik Nadine Bergner, Jan Holz InfoSphere(external link), IGaDtools4MINT AbgeschlossenWed 06. Feb. 2013Edit
Roffmann, ThomasInfoSphere-Modul: Technische Informatik als Verzahnung von Informatik und Elektrotechnik Nadine Bergner, Jan Holz InfoSphere(external link), IGaDtools4MINT AbgeschlossenWed 06. Feb. 2013Edit
Siegers, ChristophInfoSphere-Modul: Wie funktioniert das Internet? Nadine Bergner, Thiemo Leonhardt InfoSphere(external link) AbgeschlossenWed 12. Dec. 2012Edit
Weintz, MarcSchülerlabor-Modul zur Zustandsmodellierung einer Ampelschaltung unter Einsatz von Arduino-Mikrocontrollern Nadine Bergner, Jan Holz InfoSphere(external link) AbgeschlossenMon 07. May 2012Edit
Schellartz, TimInfoSphere-Modul: Einstieg in die Computergrafik Nadine Bergner, Jan Holz InfoSphere(external link), IGaDtools4MINT AbgeschlossenThu 12. Jan. 2012Edit
Holz, JanEntwicklung und Evaluation einer gendergerechten Lerneinheit zur Bluetooth-Kommunikation unter Einsatz von Android Smartphones, Lego Mindstorms NXT und Arduino Mikrocontrollern Thiemo Leonhardt InfoSphere(external link) AbgeschlossenWed 30. Mar. 2011Edit
Baart, ChristianEin Selbstlernmodul zur Quantemkryptographie für das Schülerlabor Informatik Thiemo Leonhardt InfoSphere(external link) AbgeschlossenSun 13. June 2010Edit
Siebert, JochenAndroid-Workshop zur Verknüpfung der Vorlesungen Programmierung und Lineare Algebra in der Studieneingangsphase Nadine Bergner, Hendrik Thüs IGaDtools4MINT, InfoSphere(external link) AbgeschlossenEdit
Weiterentwicklung von Modulen für das Schülerlabor Informatik InfoSphere Nadine Bergner InfoSphere(external link) AusgeschriebenEdit

Wirksamkeitsanalyse von Schülermaßnahmen im MINT-Bereich
(u.A. an den Beispielen go4IT! und InfoSphere
)

Nadine Bergner InfoSphere(external link) AusgeschriebenEdit
Klein, Carsten Lehrerfortbildung zum Themenbereich App-Programmierung mit dem App Inventor Nadine Bergner InfoSphere(external link) In BearbeitungEdit

Analyse des Fachbezugs von verschiedenen Modulen des
InfoSphere - Schülerlabors Informatik

Nadine Bergner InfoSphere(external link) AusgeschriebenEdit
Arseniev, Alexander Neukonstruktion eines Moduls zur Medienmanipulation Nadine Bergner InfoSphere(external link) AbgeschlossenEdit
Ortmann, Tim Neukonstruktion eines Moduls zum Thema Einstieg in Webtechnologien für die Mittelstufe Nadine Bergner InfoSphere(external link) In BearbeitungEdit
Quix, Tobias Theoretische Ausarbeitung zu Lehrerfortbildungen im Fach Informatik Nadine Bergner InfoSphere(external link) In BewertungEdit
Ehlenz, Matthias Lehrerfortbildung zum Einstieg in die textuelle Programmierung mittels Arduino Nadine Bergner InfoSphere(external link) In BearbeitungEdit
Schülerlabor-Wettbewerb zum Thema 3D-Drucken Nadine Bergner InfoSphere(external link) AusgeschriebenEdit
Schülerversion der Lernsoftware „Arduino“ Nadine Bergner InfoSphere(external link) AusgeschriebenEdit

 






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