Methoden im Informatikunterricht

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Kurzinfo
Unterrichtsmethoden
Auf dieser Seite geht es um Unterrichtsmethoden bzw. Arbeitstechniken im Unterricht.
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Diese Seite wurde von Studierenden der PH Heidelberg erstellt.

Verschiedene Methoden können SuS im Unterricht motivieren. Methoden sind jedoch kein Allerheilmittel gegen langweilige Unterrichtsgestaltung. Methoden haben sich natürlich im Laufe der Zeit immer wieder gewandelt. Mit verschiedenen Methoden können Lernstile von SuS berücksichtigt und gleichzeitig auch mehr mit in den Unterricht einbezogen werden. Die Wahl des Mediums ist ebenfalls eine Methode (Schultafel, Filme etc.).

Generell gilt aber, dass nicht jede Methode zu jedem Lehrer und zu jeder Klasse passt. Methoden sollten aber in jedem Fall : zielführend, wohlüberlegt und sehr vielfältig sein.

Im folgenden werden einige Methoden, die im Informatik-Unterricht denkbar sind, vorgestellt und anhand einiger Beispiele verdeutlicht.

Inhaltsverzeichnis

Gruppenpuzzle

Das Gruppenpuzzle, eine Methode nach dem Sozialpsychologen Elliot Aronson, ist eine kooperative Lehrform, die der individuellen Verantwortungsübernahme eines jeden Schülers bedarf. So erzwingt sie insbesondere die positive Abhängigkeit zwischen allen Gruppenmitgliedern.

Beschreibung

Unterteilt wird in zwei Arbeitsphasen. In der ersten werden die Schüler auf Expertengruppen verteilt, wo sie mit bereitgelegtem Material ein spezifisches Thema erarbeiten und ggf. Aufgaben lösen. Nach einer vom Lehrer festgelegten Zeitspanne, werden die Expertengruppen zu Stammgruppen gemischt, sodass in jeder für jedes Thema ein Experte sitzt, um das Gelernte an die Mitschüler weiterzugeben.

Auch hier folgt eine zu bearbeitende Aufgabe, die den Wissensstand überprüfen soll und zum besseren Austausch des Gelernten führt. Anschließend ist das Präsentieren der Lösungen (die je nach Gruppe unterschiedlich gewählt sein könnten) durch die Schüler denkbar.

Die Einsatzmöglichkeit dieser Methode liegt insbesondere beim arbeitsteiligen Erarbeiten neuer Themen, also verschiedene komplementäre Aspekte eines Themas. Es können neue Begriffe gebildet werden, in dem mit Aufgaben ähnlichen Typs nach Gesetzmäßigkeiten gesucht wird, oder es können Erkundungen auf der Basis von gleichen Algorithmen durchgeführt werden.

Hilfreich ist das Gruppenpuzzle auch beim Abschließen einer Unterrichts-Einheit oder zur Wiederholung, gegebenenfalls auch für Klassenarbeiten.

Beispiele

  • Themen mit verschiedenen komplementären Inhalten, wie Sortier-Algorithmen, Datenstrukturen oder Logik Operatoren.
  • Als Thema mit verschiedenen Zugängen bietet sich beispielsweise die binäre Zahlendarstellung an.
  • Themen mit verschiedenen Anwendungskontexten sind zum Beispiel Datenstrukturen oder Netzwerkprotokolle.

Entdeckendes Lernen

Beschreibung

Häufig besteht der Informatik-Unterricht aus dem einfachen Konzept zunächst Theorie zu vermitteln und dann das erlangte Wissen praktisch auszuprobieren. Allerdings ist die Informatik kein Fachgebiet, in dem es auch nur ansatzweise möglich ist, alles zu wissen, was man später auch mal wissen muss. Das fängt schon bei der sich ständig ändernden Popularität verschiedener Programmiersprachen an. Aus diesem Grund muss die Kompetenz vermittelt werden, sich dieses Wissen im richtigen Moment anzueignen. Beim Entdeckenden Lernen wird neues Wissen erlangt, indem persönliche Erfahrungen gemacht werden und Dinge hinterfragt werden. Es gibt hierbei a priori kein Richtig oder Falsch auf der Suche nach Neuem. Wichtig ist, dass alle Erkenntnisse festgehalten und geordnet werden.

Demnach muss das Gebiet, aus dem das Thema gewählt wird, eine gewisse Offenheit besitzen. Das Lösen vorgegebener Aufgaben ist kein Entdeckendes Lernen. Das Thema muss vielfältig sein, verschiedene Aspekte umfassen und vor allem verschiedene Entdeckungswege zulassen. Es geht darum, basierend auf dem vorgegebenen Material, welches der Lehrer zur Verfügung stellt, und eigenem Vorwissen, selbständig neue Dinge zu entwickeln. Das Ziel ist die Entwicklung eigener Ideen und nicht das Herausfiltern und Strukturieren von bestimmten Informationen.

Die gegebenen Aufgaben sollten neben verschiedenen Lösungswegen auch verschiedene Lösungen und Perspektiven zulassen. Alle Vorschläge und Ideen müssen bei der Beurteilung von Beiträgen ernst genommen werden. Die Schüler sollten bei ihren Ausführungen dementsprechend nicht unterbrochen werden.

Alternativ zur vorgeschlagenen Prozedur ist es auch möglich, den Schülern statt der vorgegebenen Materialien die Aufgabe zu geben, selbst an die nötigen Information zu gelangen. Das benötigt zwar weitaus mehr Zeit, ist dafür aber nochmal realitätsnaher und somit eine gute Übung.

Beispiele

Fließkommazahlen sind ein, im Grunde genommen, sehr spannendes und doch recht einfaches Thema für Schüler, da man einen guten Einblick in die binäre Funktionsweise eines Computers gewinnt. Hier bietet es sich an, anstatt den Schülern einen bestimmten Standard vorzuschreiben, die Schüler selbst darüber nachdenken zu lassen, wie man mit 32 Bits denn nun solche Informationen speichern könnte. Dabei ist eine Lösung, die zum Beispiel zwei Mantissen (vor und nach Komma) vorsieht, womöglich die einfachste, aber doch voran bringende Lösung, die es mit Anstößen weiter zu entwickeln gilt.

Auch die Sortieralgorithmen sind faszinierend, und so interessant man die wichtigsten von ihnen letzten Endes auch vermitteln kann, schadet es nichts, die Schüler selbst einmal probieren zu lassen, ihr Sortieren zu beschleunigen, eventuell auch erst nachdem bereits ein simpler Algorithmus kennengelernt wurde, um das Prinzip zu verdeutlichen.

Noch eine Stufe komplexer wird das Ganze mit Verschlüsselungen. Schüler entfalten ungeahnte Kreativität, wenn es darum geht, kleine Texte ins völlig Unleserliche zu überführen. Symmetrische Verfahren sind zwar die simpelsten, somit auch die Art von Verfahren, die die Schüler entwickeln werden, aber eben auch, bei ausreichend langem Schlüssel, die sicherste, was auf die Schüler sehr motivierend wirken kann.

Stationenarbeit

Unter Stationenarbeit versteht man eine aktuelle Form des offenen Unterrichts. Hierbei werden an mehreren Standorten im Klassenraum Stationen mit Materialien und Aufträgen unterschiedlicher Thematik zur Verfügung gestellt, an denen die Schüler, einzeln oder in der Gruppe, selbstständig das Lernziel erreichen sollen.

Beschreibung

Die Aufträge an den sogenannten Lernstationen stehen zwar in einem thematischen Zusammenhang, können aber in beliebiger Reihenfolge bearbeitet werden. Auf diese Weise erhalten die Lernenden die Möglichkeit, ihren Lernweg entsprechend ihrer Interessen und Fähigkeiten selbst zu steuern. Durch die Art und Auswahl der Aufträge wird die Vielfalt möglicher Zugänge zum Stoff betont. Stationenlernen ist besonders empfehlenswert, um nicht ganz neues Wissen zur vertiefen, zur Einübung von neu Gelernten sowie im Rahmen von fächerübergreifendem Unterricht.

Um den Anforderungen dieser Thematik gerecht zu werden, muss zunächst ein Thema gefunden werden, das sich in mehrere Bausteine unterteilen lässt, welche in beliebiger Reihenfolge bearbeitet werden können. Außerdem ist es geschickt, neben einigen Pflichtstationen auch Wahlstationen anzubieten. Dies schafft zum einen den Freiraum für Schüler, ihre individuellen Fähigkeiten bzw. Stärken auszubauen, und beschäftigt weiterhin die allgemein schnelleren Schüler in der Klasse.

Die Arbeitsergebnisse können in verschiedenen vorgegebenen Formen festgehalten werden, wie zum Beispiel in Arbeitsmappen oder auf Plakaten. Wichtig ist allerdings, dass die Ergebnisse zum Schluss in einer separaten Unterrichtsstunde gesichert werden.

Zur Organisation von Plakaten:

Sollen am Ende zu jeder der Stationen Plakate existieren, gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine wäre natürlich, die Schüler zu Gruppen zusammenzufassen und jeder Gruppe ein Thema zuzuordnen, zu dem sie dann im Endeffekt ein Plakat machen. Dies schränkt allerdings die Individualität jedes Einzelnen in der Gruppe wieder ein. Die Gruppen können deshalb auch anschließend gebildet werden, wobei dann einzelne den Stoff womöglich nochmal erarbeiten müssen, da die Bearbeitung länger zurück liegt. Das klingt zunächst wünschenswert und Ergebnis sichernd, doch ist dafür noch genug Zeit eingeplant, so wirkt das hier eher störend.

Beispiele

Hardware eines Computers
Dieses Thema lässt sich gut in die einzelnen Komponenten des Rechners aufteilen (Mainboard, CPU, HDD, RAM). Wahlstationen wären dann dementsprechend Teile, die nicht zwingend notwendig sind, wie Laufwerke, SSDs, Soundkarten etc.
Nimmt man die Caches der Prozessoren noch dazu, bietet es sich auch an, die verschiedenen Speichertypen des Rechners als Stationen zu wählen.
Sortieralgorithmen
An dieser Stelle merkt man schon, dass dieses Thema eigentlich in jede Methode hineinpasst. Allerdings ist dies wohl eine, in der besonders interessierte Schüler am meisten von den einzelnen Algorithmen mitnehmen werden. Jene sind dann normalerweise auch die einzelnen Stationen (Solche, die die Laufzeit O(n*log(n)) haben). Wahlstationen dann wieder solche, die eher unüblich sind. In Frage kommen hier interessantere Verfahren mit quadratischer Laufzeit, die eher komplexen linearen, oder auch unsinnige Verfahren wie Bogosort und Slowsort.
Man könnte im Übrigen auch durchaus nicht nach Sortierverfahren, sondern nach Laufzeiten oder Sortier-Prinzipien trennen.

Placemat Activity

Die Placemat ist ein Blatt, auf dem es ein größeres mittleres Feld gibt, sowie mehrere kleinere, der Anzahl der Gruppenmitglieder angepasst, am Rand drumherum. Zur Durchführung dieser Methode wird die Klasse zunächst in Gruppen von drei bis fünf Schülern aufgeteilt. Jede dieser Gruppen erhält eine Placemat, die mindestens das Format A3 haben sollte, im Idealfall sogar A2, um jedem einzelnen genügend Freiheit zu gewähren. Nun erhält die gesamte Klasse eine Aufgabe bzw. bekommt eine Frage gestellt, welche in den folgenden drei Phasen bearbeitet werden soll:

  • 1. Think ( Nachdenken und Schreiben )
Als erstes notiert sich jeder Schüler in sein Feld seine Gedanken und sein Wissen zu der gestellten Frage. Mehr als fünf Minuten sollten hierfür nicht in Anspruch genommen werden.
  • 2. Pair ( Stummes Vergleichen )
Nun wird die Placemat jeweils auf Zeichen des Lehrers, Schritt für Schritt im Uhrzeigersinn gedreht, bis jeder Schüler alle Ausführungen seiner Partner gelesen hat. Rückfragen sind in dieser Phase nur bei Verständnisproblemen oder Leseschwierigkeiten gestattet. Auch das sollte, je nach Gruppengröße, nicht länger als fünf Minuten dauern.
  • 3. Share ( Teilen und Konsens finden )
In der letzten Phase entscheiden die Gruppenmitglieder gemeinsam, welche der erbrachten Punkte am hilfreichsten für die Beantwortung der Frage sind, und schreiben diese in das große mittlere Feld. Hierbei sollte vom Lehrer eine maßgebende Anzahl an Hauptpunkten angegeben werden.

Nach weiteren fünf Minuten werden schließlich die Ergebnisse präsentiert oder vom Lehrer an der Tafel gesammelt. Diese Methode ist sehr hilfreich, um einerseits jeden einzelnen Schüler anzuregen, über ein Thema nachzudenken, und dennoch vor der eigentlichen Präsentation die besten Informationen heraus zu filtern. Man muss diese Methode nicht zwingend dazu verwenden, neues Wissen zu sammeln. Man kann auch gezielt altes Wissen wieder aufgreifen und so Stoff-Inhalte wiederholen. Sammelt man die Placemats im Anschluss wieder ein, erhält man auch einen interessanten Überblick darüber, wie viel von einem Thema in den Köpfen der Schüler hängen geblieben ist. Einschränkungen für diese Methode gibt es prinzipiell nicht. Man kann sie zu jedem neuen oder zu wiederholenden Thema anbringen, sollte sich aber natürlich davor fragen, ob überhaupt hilfreiche Ergebnisse zu erwarten sind, und das nicht nur in der Präsentationsphase, wenn ein oder zwei Schüler mit viel Sonderwissen zu Wort kommen. Ideal sind Themen, zu denen selbst die, die kein konkretes Wissen dazu haben, Ideen einbringen können. Es geht also ein wenig in die Richtung Entdeckendes Lernen.

Briefmethode

Schülerinnen und Schüler schreiben einen Brief an diverse Empfänger über ein vorgegebenes, neues Thema, welches im Unterricht neu eingeführt werden soll.

Beschreibung

Durch die Briefmethode werden Kompetenzen entwickelt und gefördert, die zur Erstellung eines Briefes erforderlich sind. Mit der Briefmethode erarbeiten sich die SuS jeweils ihren eigenen Horizont zu dem Thema. Aufgrund der diversen Empfänger, werden die SuS dazu angehalten ihren Brief in verschiedenen Stilen und Sichtweisen zu schreiben; gleichzeitig wird auch ein gewisses Gefühl für Empathie entwickelt. Durch die hohe Eigenaktivität und Freiheit der SuS in der Gestaltung des Briefes, wird der Lernprozess unterstützt und in Gang gebracht.

Beispiele

  • Geschichte des Computers
Das Thema "Geschichte des Computers" eignet sich deshalb gut, da es nicht sonderlich anspruchsvoll ist und die Schülerinnen und Schüler sehr leicht Informationen im Internet darüber finden können. Jeder bekommt dadurch seinen eigenen Blick auf das Thema, welches am Ende der Unterrichtseinheit gemeinsam besprochen werden kann. SuS sind dadurch auch nicht demotiviert, da es kein Richtig oder Falsch gibt.
Vorteile Nachteile
(Empathie entwickeln) Könnte nur schwammig bearbeitet werden
Sprachbewusstheit Nimmt viel Zeit in Anspruch
Informationen werden wiederholt Anlass muss authentisch sein
Spielerisch ein neues Thema einführen

Moderation

Eignet sich gut für Diskussionsprozesse im Unterricht, da offen über ein Thema gesprochen wird. Die Ideensammlungen, die hierbei entstehen, können am Ende auf einer Pinnwand festgehalten werden und sind dadurch überschaubar und gut archivierbar.

Beschreibung

Schülerinnen und Schüler werden zu Beginn des Unterrichts in verschiedene Gruppen eingeteilt. In den jeweiligen Gruppen erarbeiten sich die SuS dann ein neues, aber bestimmtes Thema selbst. Die Gruppen überlegen sich, wie sie ihre zusammengetragenen Informationen am Ende der vorgegebenen Zeit präsentieren (Pinnwannd, Tafel, MindMap etc.). Dadurch entsteht eine offene Diskussion und alle SuS haben ein Mitspracherecht. Man gerät also in eine Diskussionrunde.

Durch die Entstehung von Gruppen, die der Lehrer einteilt (schwächere und stärkere Schüler), werden alle SuS gleichermaßen gefördert, da zum Beispiel schwächere Schüler von anderen, stärkeren Schülern, in der Gruppe mitgezogenen werden und dadurch auch einen guten Einsteig in das Thema finden.

Bespiele

  • Facebook (Datenschutz/AGBs und Vor- & Nachteile)
Schülerinnen und Schüler werden in 4 Gruppen eingeteilt. Zwei Gruppen bearbeiten das Thema Datenschutz/AGBs und die anderen beiden Gruppen erarbeiten sich ein Wissen über die Vor- & Nachteile über Facebook. Je eine Gruppe von den 2 unterschiedlichen Themen trägt ihre Ausarbeitung am Ende im Plenum vor. Die jeweils dazugehörige Gruppe kann sich nach dem Präsentieren der anderen Gruppe durch ihre während der Präsentation gemachten Notizen einbringen und gegebenenfalls ergänzen. Die Gruppen, die das andere Thema hatten, haben so auch die Möglichkeit, gut über das andere Thema informiert zu werden.
Vorteile Nachteile
Diskussion wird geübt → direkter Informationsaustausch Gruppen müssen ausgeglichen sein
Wenn alle sich beteiligen → hoher Lernerfolg Gruppen müssen geleitet sein (Lehrer als Berater)
Stoff kann „untergehen“
Gefahr das Moderator eher Präsentierender ist

Freiarbeit (Entdeckendes Lernen)

In der Freiarbeit setzt sich der Lerner ein Lernziel, dass er in Eigenleistung und mit einem hohen Maß an persönlicher Freiheit zu erreichen versucht.

Beschreibung

Dem Lernenden wird in dieser Eigenverantwortung die Entscheidung hinsichtlich einer Auswahl an Arbeitsformen und Inhalten sowie der Planung von Aktivitäten überlassen. Der Lehrer übernimmt die Rolle eines Beraters und Begleiters. Das Ziel ist selbstverantwortliches Lernen und die sozialen Interaktionen zu fördern. Während der Freiarbeitsphasen im Unterricht können die SuS Themen nach eigenen Interessen wählen und entscheiden, wann, wo und mit wem sie etwas lernen.

Beispiele

  • Blinde und die Benutzung des Computers
Schülerinnen und Schüler können sich bei diesem Beispiel ganz einfach eigene Ziele setzen und nach ihren Interessen die These weiter gestalten. SuS können sich hierbei gut diverse Fragen zu dem Thema stellen und diese dann in Eigenregie beantworten. (Welche Möglichkeiten haben Blinde?; Wie benutzen Blinde einen Computer?; Wie gut oder schlecht ist eine Website, hinsichtlich auf Blinde, gestaltet?)

Literatur

  • W. Hartmann, M. Näf, R. Reichert, Informatikunterricht planen und durchführen, ISBN 3-540-34484-5, Seminar "Analyse von Unterrichtsmethoden"
  • Zwölf Unterrichtsmethoden : Vielfalt für die Praxis / hrsg. von Jürgen Wiechmann. -5., ISBN 978-3-407-25557-0, überarb. Aufl.

Weinheim ; Basel: Beltz, 2011.