Syntaxbäume in der Tabellenkalkulation

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Im Rahmen unseres Seminars "Didaktik der Informatik" bei Juniorprofessor Christian Spannagel wurde unsere Studentengruppe auf die interessante Thematik "Lernen durch Lehren" nach Jean-Pol Martin aufmerksam gemacht. Wir beschlossen uns mit dieser Thematik genauer auseinander zu setzen.

Das Resultat ist eine LdL Informatikstunde zu Syntaxbäumen in Tabellenkalkulationsprogrammen. Viel Spaß beim Verwenden dieser Stunde in der Schule! Wir würden uns über Feedback und natürlich auch konstruktive Kritik an unserer Ausarbeitung freuen.


Inhaltsverzeichnis

Rahmenbedingungen

  • Diese Unterrichtseinheit ist auf eine elfte Klasse konzipiert, die bereits in der Unter- und Mittelstufe Erfahrungen im Umgang mit Computern in der Schule gesammelt hat.
  • Die Schüler sind bereits mit der Materie LdL im Unterricht vertraut. Jedoch wird noch einmal die Verwendung von Sozialformen wiederholt, da dies den Schülern erfahrungsgemäß am meisten Schwierigkeiten bereitet.

Bildungsplanbezug

Ausschnitte aus dem Baden-Württembergischen Bildungsplan:


  • "Die systematischen Lernprozesse der Informationstechnischen Grundbildung tragen insbesondere zur Förderung von vorausschauendem und vernetztem Denken, Modellbildung, Abstraktionsvermögen, Kreativität, Selbstständigkeit und Zuverlässigkeit, der Fähigkeit zur Organisation, Kommunikation und Teamarbeit sowie zum Abschätzen von Technik- und Technologiefolgen bei." (Seite 192)


  • "Sie vertiefen beim Bearbeiten von Problemen, insbesondere bei der prozesshaften Auseinandersetzung mit fachlichen und fächerübergreifenden Inhalten in Projektarbeiten, ihre Strategien zum gemeinsamen Lernen und arbeiten." (Seite 193)


  • "Schülerinnen und Schüler können Informations- und Kommunikationstechnik selbstständig, zweckorientiert und mit den der jeweiligen informationstechnischen Anwendung angemessenen Methoden zur Informationsbeschaffung,zur Lösung von Problemen, zur Strukturierung und Visualisierung von Sachverhalten, zur Sammlung, Bearbeitung und Auswertung numerischer und nicht-numerischer Daten einsetzen." (Seite 194)


Diese Ziele sollten die Schüler bis zum Ende der zehnten Klasse in der Realschule bereits erreicht haben. Am Anfang der elften Klasse kann diese Einheit auch zur Überprüfung Fähigkeiten dienen, die bereits vorhanden sein sollten.


Aus: Ministerium für Kultur, Jugend und Sport [Hrsg.] (2004): Bildungsplan 2004,Realschule. Ditzingen: Phillip Reclam Jun, Seite 191-195

Motivation für die Schüler

Die Schüler werden nächstes Jahr ihr Abitur machen. Daher haben sie sicher Interesse zu erfahren, welche Note sie im Abitur schreiben müssen, um auf ihren gewünschten Schnitt zu kommen. Aus diesem Grund können die Schüler ihre eigene Tabellenkalkulationsdatei zur Berechnung ihrer Note erstellen, nachdem sie sich die theoretischen Grundlagen erarbeitet haben.

  • Beispiel in Excel für einen Abiturnotenrechner, der von Schülern konzipiert wurde:

Abiturnotenrechner.pdf

  • Beispiel für verwendete Formeln im Abiturnotenrechner:

Beispielformeln für den Notenrechner.pdf

Lernziele

  • kognitive:
Die Schüler können vorgegeben Aufgabenstellungen in komplexen Formeln umsetzen.
Die Schüler sind in der Lage, Formeln in Syntaxbäume umzuwandeln und auch aus Bäumen Formeln im Tabellenkalkulationsprogramm zu erzeugen.
  • affektive:
Das Interesse der Schüler an der selbstständigen Erstellung eines Abiturnotenrechners soll geweckt werden.
  • instrumentelle:
Die Schüler verfeinern und vertiefen ihren Umgang mit Tabellenkalkulationsprogrammen.

Informationen zur Durchführung

Die Klasse hat jeden Montag zwei Schulstunden Informatikunterricht. Im Computerraum stehen den Schülern zwanzig Computer zur Verfügung. Die einzelnen LdL-Gruppen müssen in der unten genannten Reihenfolge unterrichten, da die Inhalte aufeinander aufgebaut sind. Jede Gruppe hat eine Woche Zeit, um sich auf die Themen vorzubereiten. Jeweils von einer Woche auf die nächste bekommt die darauffolgende Gruppe ihre Materialien. Somit haben alle Schüler gleich viel Zeit für die Einarbeitung in die Thematik, da die Aufgaben aufeinander aufbauen.

Die Schüler unterrichten für ungefähr 45 Minuten, danach wird ein Fragebogen zur eben gehaltenen Stunde von allen Schülern ausgefüllt. Dieser bezieht sich auf den Unterricht der Klassenkameraden. Er gibt ihnen Feedback und überprüft, was von den Mitschülern verstanden wurde. Nach ungefähr 25 Minuten wird der Fragebogen, der von allen Schülern (auch den "Lehrern") ausgefüllt wurde, in gemeinsamer Runde besprochen. Die Schüler sollten noch einmal darauf hingewiesen werden, dass zuerst Positives und erst dann Negatives bei der Besprechung der LdL-Stunden bemerkt werden soll.

Durchführung

  • Die Schüler teilen sich selbstständig, auf der Lernplattform Moodle oder ähnlichem, in ihre Gruppen ein .
  • Die Schüler haben jeweils eine Woche Zeit mit dem Material ihre Stunde vorzubereiten. Da die Stunden aufeinander aufbauen, stehen die Materialien noch nicht vorher im Netz bzw. werden noch nicht vorher ausgeteilt. Außerdem hat somit jede Gruppe gleich viel Zeit zur Bearbeitung der Themen.
  • Da die Schüler unterrichten sollen und kein Referat halten, gibt es verschiedene Möglichkeiten:
    • 1. eine einführende Stunde zum Thema Sozialformen: Dieses Material kann dafür verwendet werden:
      Sozialformen Info Teil 1
      Sozialformen Info Teil 2
    • 2. ein Aufgabenblatt mit konkreten Arbeitsanweisungen (Überlegt euch Wege, wie ihr euren Mitschülern ... erklärt. / Erstellt eigene Übungsaufgaben ...)
      Wir haben uns für den zweiten Weg entschieden, da wir der Meinung sind, man lernt am besten am konkreten Beispiel.
  • Die Schülergruppen sollen ihre Ausarbeitungen bis Sonntagnachmittag (15.00 Uhr) an den Lehrer schicken, damit der Lehrer ergänzende Übungen bereitstellen kann.

Verteilung der Themen auf vier Gruppen

Unsere vier Gruppen

  • Erste Gruppe: Formeln in ein Tabellenkalkulationsprogramm eintragen
  • Zweite Gruppe: Syntaxbäume mit einfachen Rechenausdrücken
  • Dritte Gruppe: Syntaxbäume zu "Wenn, dann" Funktion und Fehlerüberprüfung
  • Vierte Gruppe: Komplexe Syntaxbäume aus mehreren Formeln


Geplanter Projektablauf

Stunde Organisatorisches: Aufgaben des Lehrers Aufgaben für die "LdL Lehrer" Aufgaben der Schüler
1 Wiederholung:Was ist LdL? Einführung in die Verwendung verschiedener Sozialformen. Erklärung des Ablaufs der Projektphase. Erste Gruppe bekommt ihre Materialien. Zu Hause bereitet sich die erste Gruppe auf ihre Unterrichtstunde vor. Die Schüler machen sich verschiedene Sozialformen im Unterricht bewusst. Vergegenwärtigung der Ziele des LdL Unterrichts.
2 Der Lehrer greift nur im Notfall in den Unterricht ein. Er hat zusätzliches Übungsmaterial vorbereitet. Die zweite Gruppe bekommt ihr Material. Gruppe eins.pdf unterrichtet ihr Thema. Die erste Informatikstunde ist für die Durchführung vorgesehen. Schüler füllen Fragebogen eins.pdf über die gehaltene Stunde aus.
3 Der Lehrer greift nur im Notfall in den Unterricht ein. Er hat zusätzliches Übungsmaterial vorbereitet. Dritte Gruppe bekommt Material. Gruppe zwei.pdf unterrichtet. Schüler füllen Fragebogen zwei.pdfüber die gehaltene Stunde aus.
4 Der Lehrer greift nur im Notfall in den Unterricht ein. Er hat zusätzliches Übungsmaterial vorbereitet. Vierte Gruppe bekommt Material. Gruppe drei.pdf unterrichtet. Schüler füllen Fragebogen dritte.pdf über die gehaltene Stunde aus.
5 Der Lehrer greift nur im Notfall in den Unterricht ein. Er hat zusätzliches Übungsmaterial vorbereitet. Reflektion der LdL Phase: Verbesserungsvorschläge etc. Gruppe vier.pdf unterrichtet. Schüler füllen Fragebogen vier.pdf über die gehaltene Stunde aus.

Mögliche Probleme und Lösungsansätze

  • Die Schüler halten nur Referate
Die Schüler nochmals auf die verschiedenen Sozialformen hinweisen und verdeutlichen, wie langweilig ein solches Referat für die Zuhörer ist.
  • Die Schüler wollen keinen LdL-Unterricht
Es sollte versucht werden, die Gründe für die Verweigerung herauszufinden. Wenn die Schüler bei anderen Lehrern bereits schlechte Erfahrung mit LdL gemacht haben, sollte man sie dazu ermutigen, ihnen als Lehrer bei dieser Methode nun auch noch ein Chance einzuräumen.
  • Die Schüler sind schlecht vorbereitet
Es sollte ein Gespräch mit den Schülern folgen, dass darauf eingeht, was die Schüler sagen würden, wenn sich ein Lehrer nicht auf seinen Unterricht vorbereitet hat.

Leistungsbewertung

Die zu Hause erbrachte Vorarbeit und der Unterricht selbst werden nach dem Gesichtspunkt bewertet, ob sich der Schüler dadurch mündlich verbessern kann oder nicht. Wenn ja, wird dementsprechend eine zusätzliche mündliche Note hinzugefügt. Sehr wichtig ist den Schülern zu sagen, dass sie sich durch ihren Unterricht nicht in ihrer Note verschlechtern können. Die Mitschüler geben Feedback mit Fragebogen. Reflexion der Schüler wird gefördert. Diskussion über Ziele der Stunde.

Es gilt stets zu beachten, dass die Schüler nicht durch die Vergabe von Noten bei LdL gehemmt werden sollen in ihrer Mitarbeit. Daher kann sich der Schüler nur verbessern, aber nie verschlechtern.

Mögliche Folgestunden

Es gibt verschiedene Möglichkeiten im Bezug auf die möglichen Folgestunden. An dieser Stelle möchten wir einige Möglichkeiten nennen:

  • Wenn die Schüler Interesse an der Entwicklung eines Abiturnotenrechners haben, sollte mit diesem Thema fortgefahren werden. Die Schüler müssten sich dafür als erstes über die Abiturregelungen informieren und sich dann ein Schema überlegen, wie sie dies in einem Formular umsetzen können. Zur Formulierung der benötigten Gleichungen verwenden die Schüler dann Syntaxbäume.
  • Natürlich könnte bei Interesse auch ein Exkurs in den Bereich Syntaxbäume in Sprachen gemacht werden und dies als Überleitung zum Themenbreich Sprachen und Automaten in der Informatik verwendet werden.

Ich bevorzuge jedoch die Entwicklung eines Abiturnotenrechners, da dieser für die Oberstufenschüler sehr hilfreich sein kann .