Konzeption eines Informatik-Schülerlabors und Erforschung dessen Effekte auf das Bild der Informatik bei Kindern und Jugendlichen

Bergner, Nadine; Schroeder, Ulrik; Schulte, Carsten

doi:urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-069876

Konzeption eines Informatik-Schülerlabors und Erforschung dessen Effekte auf das Bild der Informatik bei Kindern und Jugendlichen = Design of a computer science laboratory for students and research into the effects of the image of computer science on children and adolescents

Bergner, Nadine

2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Nadine Bergner

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2015

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Schroeder, Ulrik (Thesis advisor) ; Schulte, Carsten (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2015-08-24

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-069876
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/561683/files/561683.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/561683/files/561683.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Informatik (frei) ; Informatikdidaktik (frei) ; Schülerlabor (frei) ; außerschulisches Lernen (frei) ; Schülervorstellungen (frei) ; Bild der Informatik (frei) ; computer science education (frei) ; student lab (frei) ; extracurricular learning (frei) ; students’ conceptions of computer science (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Informatik spielt in allen Lebensbereichen eine wachsende Rolle. Daher ist die Arbeitsmarktsituation für Informatikerinnen und Informatiker äußerst positiv, dennoch ist die Anzahl der Studierenden bzw. Auszubildenden im IT-Bereich bei Weitem zu gering, um die große und wachsende Nachfrage zu bedienen. Woran mag dies liegen? Was macht diese Jobs - gerade auch für junge Frauen - so unattraktiv? Und wie kann man dieser Situation entgegenwirken? Diesen und weiteren Fragen geht die vorliegende Dissertation nach. Dazu wird analysiert, welches Bild Kinder und Jugendliche von Informatik haben und was sie über Informatikerinnen und Informatiker denken. Demgegenüber steht das anzustrebende Bild der Informatik, also wie die Fachcommunity sich selbst sieht bzw. gesehen werden möchte. Eine Möglichkeit, mehr junge Menschen für die Informatik zu begeistern und damit als potentiellen Nachwuchs zu gewinnen, ist der Aufbau eines Schülerlabors für Informatik. Die Wahl eines außerschulischen Lernortes ist unter anderem durch das Schattendasein begründet, welches das Fach Informatik derzeit im Fächerkanon vieler Bundesländer (speziell auch in Nordrhein-Westfalen, wo diese Arbeit entstanden ist) einnimmt. Die vorliegende Dissertation umfasst zum einen die Konzeption, den Aufbau, die Weiterentwicklung sowie die qualitative und quantitative Evaluation des InfoSphere - Schülerlabor Informatik an der RWTH Aachen, welches seit der Gründung im Juni 2010 bereits 4.122 Schülerinnen und Schüler begrüßen durfte. Zum anderen wurde eine Evaluation mit 1.349 auswertbaren Datensätzen der Schülerinnen und Schüler zum Thema „Bild der Informatik“ umgesetzt, welche zum Ausbau der bisherigen Forschung auf diesem Gebiet bereits die Vorstellungen von Kindern und Jugendlichen ab der 3. Klassenstufe untersucht.Die Konzeption des Schülerlabors beinhaltet neben Entscheidungen zur Ausstattung der Räumlichkeiten sowie dem Einsatz lernförderlicher Medien und Materialien vor allen Dingen die Ausgestaltung von aktuell 27 didaktisch ausgearbeiteten Lernangeboten für die verschiedenen Altersstufen. Dabei wurde Wert darauf gelegt, dass diese lernerzentriertes Arbeiten ermöglichen, damit die Kinder und Jugendlichen die Informatik selbstständig für sich entdecken können. Weiter sind die Module so konzipiert, dass speziell die häufig nicht wahrgenommenen Aspekte der Informatik (z.B. kreatives Arbeiten, Teamwork und auch der starke Alltagsbezug) in den Vordergrund rücken. Die Konzeption des Schülerlabors wurde über das Feedback von Lehrkräften wie auch Fachdidaktikerinnen und Fachdidaktikern hinaus im Zeitraum Januar 2011 bis Oktober 2012 mittels 354 Schülerdatensätzen tiefergehend evaluiert. Die hauptsächlich quantitative Evaluation im Hinblick auf die Schülervorstellungen über die Disziplin wie auch das Arbeitsleben von Informatikerinnen und Informatikern wird mittels eines online-gestützten Pre-Post-Testdesigns umgesetzt. Nachdem bereits im ersten Zeitraum einzelne Fragen zum Bild der Informatik gestellt wurden, wurden die Fragebögen zum November 2012 komplett auf das Thema „Schülervorstellungen über Informatik“ abgestimmt. Im zweiten Zeitraum - November 2012 bis Dezember 2013 - konnten 116 vollständige Datensätze von Grundschulkindern sowie 879 Antworten von Schülerinnen und Schülern der Sekundarstufen I und II ausgewertet werden. Dabei wurde neben dem vorherrschenden Bild (Pre-Test) auch die Veränderung gemessen, die ein Besuch im InfoSphere, differenziert nach den verschiedenen Modulthemen und -realisierungen, bewirkt hat (Post-Test). Insgesamt ergaben sich interessante Differenzen zwischen den Geschlechtern sowohl bezüglich der Erwartungen und Vorlieben an den Besuch im InfoSphere als auch bezüglich der Vorstellungen über die Disziplin Informatik bzw. Tätigkeiten und Charakteristika professioneller Informatikerinnen und Informatiker. Beispielsweise sehen die Mädchen, stärker als ihre Mitschüler, die technischen Aspekte der Informatik im Vordergrund. Diese Aussage gepaart mit dem Ergebnis, dass Mädchen insbesondere die technischen Aspekte wenig interessant empfinden, kann bereits als ein Indiz für die niedrige Zahl an Informatikinteressentinnen gesehen werden. Diese und weitere spannende Ergebnisse werden im Rahmen der Arbeit detailliert statistisch analysiert. Dabei wird auch die unterschiedliche didaktische wie inhaltliche Ausrichtung der einzelnen Module in Bezug zu den gemessenen Veränderungen im Denken der Kinder und Jugendlichen gesetzt. Im Ausblick finden sich zahlreiche Ideen zum Ausbau des Schülerlabors wie auch der Erweiterung der Forschung im Rahmen dessen.

IT systems have an ever-growing impact on society and economy. Thus, the job market situation for IT specialists is extremely positive, yet the number of students in the IT sector is far too small to meet the current and increasing demand. What might the problem be? What makes these jobs - especially for young women - unattractive? How can this situation be addressed?This dissertation has investigated these and correlating questions. For this purpose, the image that children and adolescents have of computer science and computer scientists has been analyzed. In contrast to this is the image which the computer science community aspires to have. One way to inspire more young people about computer science and in doing so, win them as a potential young academics, is to build a Schülerlabor (an extracurricular learning lab for students) for computer science. The choice of placing this learning facility outside of school was based, among other things, on the fact that computer science as a subject in school is still overlooked in many German states (especially in North Rhine-Westphalia, where this work was performed).This thesis details the design, construction, development, as well as a qualitative and quantitative evaluation of InfoSphere, the learning lab for computer science at the RWTH Aachen University, which has been welcoming 4,122 students since it was founded in June 2010. Secondly, an evaluation of 1,349 records from students on the topic of "the image of computer science" has been performed, which, as an expansion of previous work, examines children and adolescents from the 3rd grade level up to high school graduates.The conception of the student lab included decisions on equipment and the use of media and materials to promote learning, and primarily the instructional design of currently 27 computer science workshops for various topics and different ages. The pedagogical emphasis lies on learner-centered activities, so that children and adolescents discover computer science autonomously. Furthermore, the workshops promote the often under-perceived aspects of computer science such as creativity, teamwork, and its impact on everyday life. The concept of the Schülerlabor was evaluated on the feedback from teachers as well as didactics experts and moreover, was evaluated by 354 students’ records in greater depth, over the period from January 2011 to October 2012.The mainly quantitative evaluation with regard to the students' conceptions about the discipline as well as the world of work by computer scientists was implemented by means of an online-based pre-post-test design. After some questions were asked about the image of computer science in the first period, the following questionnaires were then fully geared to address the issue of "students' conceptions about computer science" in November 2012. In the second period - from November 2012 to December 2013 - 116 complete records of primary school children, and 879 responses from students of lower and upper secondary were evaluated. Measurements were made on the prevailing image of computer science (pretest), as well as the changes arising from a visit to the InfoSphere, in particular the effect of various modules (post-test).Overall, interesting differences were found between the sexes, in terms of both expectations for the visit to InfoSphere, and in terms of their ideas about the computer science discipline and IT professionals. For example, girls see the technical aspects of computer science in the foreground more than their male peers. This statement, coupled with the fact that girls especially feel that the technical aspects are of little interest, can already be seen as a factor contributing to the low number of women interested in computer science. These and other exciting results are statistically analyzed in detail as part of this dissertation. In this work, the different instructional designs and thematic orientation of the workshops are put in relation to the measured changes in thinking in children and adolescents. In the outlook, many ideas for the development of the learning lab can be found, as well as the expansion of the research in the context of the student’s perception of computer science.

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