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Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Threshold Concepts Einführung in Threshold Concepts in der Informatik im didaktischen Kontext.

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Präsentation zum Thema: "Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Threshold Concepts Einführung in Threshold Concepts in der Informatik im didaktischen Kontext."—  Präsentation transkript:

1 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Threshold Concepts Einführung in Threshold Concepts in der Informatik im didaktischen Kontext

2 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Gliederung Vorstellung verwandter Konzepte Lerntheoretische Ansätze Didaktische Ansätze Einführung zu Threshold Concepts Motivation von Threshold Concepts Definition von Threshold Concepts Threshold Concepts im Kontext Beispiele und Diskussion

3 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Verwandte Konzepte

4 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Verwandte Konzepte Lerntheoretische und kognitive Ansätze Konstruktivismus Mentale Modelle Didaktische Ansätze Breadth First Fundamentale Ideen

5 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Konstruktivismus Der Schüler konstruiert seine Realität im Kopf Wahrnehmungsbasiert Subjektiv

6 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Mentale Modelle Formung von Modellen im Kopf Konzeption von Eigenschaften und Verhaltensweisen eines Systems Fehlerhaftes Modell führt zu falschen Annahmen für die Realität

7 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Breadth First Kernideen möglichst früh vermitteln Schüler soll schnell Überblick über die Disziplin erhalten Z.B.: Bäume, Programmstrukturen, Divide-and-Conquer, Rekursion, Klassen und Objekte, Typen, Vererbung...

8 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Fundamentale Ideen Allgemeine Ideen von weitreichender Bedeutung Spiralförmiger Curriculumsverlauf Grundlage für nichtspezifischen Transfer

9 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Fundamentale Ideen Idee Anwendungsbereiche Weitreichende Bedeutung

10 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Fundamentale Ideen Wie lange brauche ich für meinen Schulweg im schlimmsten Fall? Programmlaufzeit bei bestimmter Eingabelänge Formale Definition für Worst Case, Nachweise Spiralprinzip: Worst Case

11 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Fundamentale Ideen Grundprinzip, Denkweise, Idee... Lerninhalte bilden Grundprinzipien und Einstellungen aus Nichtspezifischer Transfer auf neue Situation Nichtspezifischer Transfer

12 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Fundamentale Ideen Definition: In verschiedenen Bereichen vielfältig anwendbar (Horizontalkriterium) Auf jedem intellektuellen Niveau vermittelbar (Vertikalkriterium) Längerfristig relevant (Zeitkriterium) Steht in Bezug zu Alltag und Lebenswelt (Sinnkriterium)

13 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Einführung zu Threshold Concepts

14 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Threshold Concepts A threshold concept can be considered as akin to a portal, opening up a new and previously inaccessible way of thinking about something.* *Jan Meyer and Ray Land: Threshold Concepts and Troublesome Knowledge: Linkages to Ways of Thinking and Practising within the Disciplines. (2003) S.1.

15 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Motivation zu Threshold Concepts Threshold Concepts repräsentieren Gegenstände einer Disziplin, ohne deren Verständnis der Schüler am weiteren Fortschritt gehindert wird Es besteht die Gefahr, dass der Schüler den Zustand der Liminality erreicht, d.h. oberflächlich Verständnis vortäuschen kann

16 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Definition von Threshold Concepts Blickwinkel des Schülers auf Sachverhalte der Disziplin ändert sich (transformative) Konzepte werden - auf dem Schüler vorher unbekannte Weise - miteinander verbunden (integrative) Schwer zu verlernen/vergessen (irreversible) Schwer zu erfassen, nicht intuitiv greifbar, kollidiert mit Vorwissen (troublesome) Oft Grenzmarkierung (boundary markers)

17 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Threshold Concepts im Kontext

18 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Konstruktivismus vs. TCs Lerntheorie, die den Prozess des Lernens beschreibt Punkte an denen Lernschwierigkeiten bestehen können Threshold Concepts (nach der Definition von Meyer und Land) stehen in der Tradition des Konstruktivismus und sind also problemlos mit diesem Ansatz vereinbar.

19 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Mentale Modelle vs. TCs Subjektive und Individuelle Modelle Möglicherweise ohne Mühe zu erlernen In der Disziplin akzeptierte Konzepte I.d.R. schwer zu begreifen Threshold Concepts sind Punkte im Lernprozess, an denen Schüler Schwierigkeiten haben ihr Mentales Modell zu formen, da sie es nicht auf ein bekanntes zurückführen können.

20 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Breadth First vs. TCs Alle Kernfragen der Disziplin werden (früh) behandelt Schwierige Konzepte (TCs) werden heraus- gestellt. Nicht alle im Breadth First Ansatz behandelten Konzepte sind auch TCs. Aber sie bieten einen guten Ausgangspunkt bei der Auswahl der TCs.

21 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Fundamentale Ideen vs. TCs Tendenziell nicht transformativ, da sie an Alltagsphänomene anschließen sollen (vgl. Sinnkriterium) Dauerhafter Lernprozess Per Definition transformativ, d.h. mit einer Blickwinkeländerung verbunden Punktueller Lernprozess Es ist anzunehmen, dass sich jedes TC in Bezug zu der entsprechenden Fundamentalen Idee setzen lässt.

22 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Annahmen zu TCs Es ist anzunehmen, dass jedes Threshold Concept in der Informatik den Kernfragen der Wissenschaft angehört Es ist nicht auszuschließen, dass einige Schüler ein Konzept als Schwelle oder Hürde empfinden und andere nicht Die mit Threshold Concepts verbundene Einsicht kann ein angenehmes Erwachen oder aber die Zerstörung einer Illusion sein

23 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Beispiele von TCs in der Informatik Objektorientiertes Programmieren Speicherverwaltung und Zeiger Abstraktion

24 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Literaturliste Meyer,Jan and Rey Land: Threshold Concepts and Troublesome Knowledge: Linkages to Ways of Thinking and Practising within the Disciplines (2003). Eckerdal, Anna et al.: Putting Threshold Concepts into Context in Computer Science Education (2006). Davies, Peter: Threshold Concepts: how can we recognise them (2003). Kölling, Michael: The problem of object-oriented programming, part1: Languages (1999) McCartney, Robert, and Kate Sanders: What are the threshold concepts in computer science? (2005).

25 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik Ende Vielen Dank!


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