In dieser Arbeit wird Computer Science unplugged für den Bereich Algorithmen mit Fokus auf das Computational Thinking erforscht. Computer Science unplugged vermittelt Konzepte aus der Informatik ohne den Einsatz des Computers. Das Forschungsprojekt mit Schülerinnen und Schülern der Klassen 6, 8 und 9 aus zwei Rudolf Steiner Schulen in der Schweiz findet im Vergleichsgruppendesign statt. Die Studie untersucht, ob CS unplugged mit Bewegungsintervention (Treatment) Computational Thinking verbessern kann und ob es einen wesentlichen Unterschied in den Testergebnissen der Gruppen gibt, die CS unplugged mit oder ohne Bewegungsintervention absolviert haben. Ausserdem wird erforscht, ob das individuelle Wohlbefinden der Schülerinnen und Schüler im Unterricht mit Bewegungsintervention besser ist als das der Vergleichsgruppe. Die Ergebnisse des Computational Thinking Tests belegen, dass CS unplugged Computational Thinking in der Kontrollgruppe signifikant (p = .016) und in der Gruppe mit Bewegungsintervention mit hoher Signifikanz (p = .000) verbessern kann. Das individuelle Wohlbefinden in der Gruppe mit Bewegungsintervention wird nicht signifikant gesteigert. Aus dem Konstrukt Wohlbefinden kann eine signifikante positive Korrelation mit dem Item “Interesse an Programmierung” in der Treatmentgruppe festgestellt werden (p = .039).
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Problemaufriss und Zielstellungen
2.1 Problemstellung
2.2 Zielsetzung und Fragestellung
2.3 Methodik
3 Begriffsbestimmung zu CS unplugged
3.1 Vorüberlegungen
3.1 Begriffsbestimmung
3.2 Entstehung und Herkunft des Konzeptes CS unplugged
3.3 Nachhaltigkeit und Bildungswert von CS unplugged
3.4 Relevanz im schulischen Kontext
3.5 Begriffsbestimmung Computational Thinking
3.6 Konstruktivismus und Konstruktionismus
3.7 Vom prozeduralen Denken zum Computational Thinking
3.8 Vielfalt der Definition von Computational Thinking
4 Hintergrund und «Related Works»
4.1 Stand der Forschung von CS unplugged
4.2 Weiterentwicklung von CS unplugged
4.3 CS unplugged und Computational Thinking
4.4 Assessment von CS unplugged und Computational Thinking
4.5 Definitionen «Wohlbefinden», «positiven Emotionen» und «Zufriedenheit»
4.6 Nominaldefinition «Wohlbefinden»
4.7 Emotion
4.8 Zufriedenheit
4.9 Abgrenzung der Begriffe Wohlbefinden und Zufriedenheit
4.10 Theoretischer Hintergrund
4.11 Wohlbefinden der SuS an Steiner Schulen in der Schweiz
4.12 Wirkung von gestaltbaren Faktoren im Unterricht
5 Lernen
5.1 Exekutive Funktionen
5.2 Exekutive Funktionen in der Arbeit mit CS unplugged
5.3 Lernphasen
5.4 Lernen im Unterricht
5.5 Vorbereitete Umgebung
6 Das Forschungsprojekt
6.1 Informatische Bildung in der öffentlichen Schule
6.2 Vorprojekte
6.2 Assessment
7 Empirische Untersuchung
7.1 Grundlagen und Ziele
7.2 Forschungsfragen und Planung
7.3 Hypothesenbildung
7.4 Statistisches Hypothesenpaar
7.5 Gütekriterien
7.6 Der Forschungsablauf
7.7 Treatment und Arbeitsmaterial
7.8 Test zu Wohlbefinden und Computational Thinking
8. Untersuchungsdesign und Ablauf
8.1 Stichprobe
9. Forschungsergebnisse
9.1 Deskriptive Statistik
9.2 Testergebnisse
9.3 Histogramme
9.4 Analytische Statistik und Signifikanz
9.5 Signifikanztests und T-Test für unabhängige Stichproben
9.6 T-Test für die Mittelwertsgleichheit
9.7 ANOVA-Test
9.8 Ergebnisinterpretation
10 Zusammenfassung und praktische Relevanz
11 Diskussion
11.1 Diskussion der Study Limitations
11.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht, ob "Computer Science unplugged" (CS unplugged) – eine Methode zur Vermittlung informatischen Wissens ohne Computer – das Computational Thinking von Schülerinnen und Schülern (Klassen 6, 8 und 9) steigern kann. Dabei wird analysiert, ob eine zusätzliche physische Bewegungsintervention im Unterricht die Testergebnisse im Computational Thinking sowie das individuelle Wohlbefinden der Lernenden im Vergleich zu einem konventionellen CS unplugged-Unterricht verbessert.
- Wirkung von CS unplugged auf die Entwicklung von Computational Thinking.
- Einfluss von Bewegungsinterventionen in informatischen Lehr-Lern-Settings.
- Analyse des individuellen Wohlbefindens im Kontext innovativer Unterrichtsarrangements.
- Vergleich zwischen konventionellem und bewegungsorientiertem Unterrichtsdesign.
- Implikationen für die informatische Bildung an Rudolf Steiner Schulen.
Auszug aus dem Buch
3.2 Entstehung und Herkunft des Konzeptes CS unplugged
Die ersten CS unplugged-Aktivitäten wurden 1997 von Bell et al. konzipiert und in einer «Draft Version» unter «Computer Science unplugged ...Offline activities and games for all ages» 1998 offline publiziert (Bell et al., 1998). Ursprünglich waren die Aktivitäten dazu gedacht, technikaffine Kinder und Jugendliche in Freizeitprogrammen für den Bereich Informatik zu begeistern. Sie sollten dazu dienen, das Bild des Informatikers als einsamen “Nerd” am Bildschirm zu korrigieren. Ausserdem beabsichtigte Tim Bell, Informatik verständlich und anschaulich zu präsentieren, um dadurch einen spannenden Zugang für alle Altersgruppen zu ermöglichen. “This work started 25 years ago with being asked to explain what I did for a living to my son’s Year 1 class when he had just started at primary school and I had no idea that would lead to an international project involving hundreds of people and used in dozens of countries around the world. (...) I like finding things that people say are impossible, then coming up with a solution. There was nothing exciting I could do on a computer that would be interesting for five-year-olds, so what if there were no computers? I gave myself that challenge and it forced me to think outside the box.” (T. Bell, 2018 S. 25) Bis 2006 sind keine wissenschaftlichen Untersuchungen zu CS unplugged bekannt. Erst als Jeanette Wing 2006 (Wing, 2006) ihre Forschung zum Computational Thinking veröffentlichte, gewann CS unplugged zunehmend Beachtung.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung beleuchtet die Notwendigkeit von Informatikkompetenzen in einer digitalisierten Welt und führt in das Konzept von Computer Science unplugged als analogen Ansatz zur Wissensvermittlung ein.
2 Problemaufriss und Zielstellungen: Dieses Kapitel identifiziert die Lücke in der Informatikbildung an Steiner Schulen und definiert die Forschungsfragen hinsichtlich des Einflusses von CS unplugged und Bewegungsinterventionen.
3 Begriffsbestimmung zu CS unplugged: Hier werden zentrale theoretische Konstrukte wie CS unplugged, Computational Thinking, Konstruktivismus und Konstruktionismus definiert und für den schulischen Kontext operationalisiert.
4 Hintergrund und «Related Works»: Das Kapitel bietet einen Überblick über den aktuellen Forschungsstand zu CS unplugged, Computational Thinking sowie Wohlbefinden im Unterrichtskontext.
5 Lernen: Es wird die Bedeutung von exekutiven Funktionen, Lernphasen und der Vorbereitung des Lernumfelds, insbesondere durch Bewegung, für einen erfolgreichen Unterricht erörtert.
6 Das Forschungsprojekt: Dieses Kapitel beschreibt das spezifische Vorgehen bei der Projektdurchführung, inklusive der Vorprojekte und der Auswahl der Unterrichtsarrangements.
7 Empirische Untersuchung: Die methodische Anlage der Studie, die Forschungsfragen, die Hypothesenbildung und die Gütekriterien der Datenerhebung werden hier detailliert dargestellt.
8. Untersuchungsdesign und Ablauf: Das Untersuchungsdesign wird als Querschnittstudie definiert und der zeitliche Ablauf der Testungen mit den verschiedenen Vergleichsgruppen erläutert.
9. Forschungsergebnisse: Hier werden die durch SPSS ausgewerteten Daten, Testergebnisse und Korrelationsanalysen präsentiert, die Aufschluss über die Wirksamkeit der untersuchten Interventionen geben.
10 Zusammenfassung und praktische Relevanz: Das Kapitel reflektiert die Ergebnisse der Arbeit und zieht Schlüsse über die Relevanz der Methode für Lehrpersonen im Informatikunterricht.
11 Diskussion: Abschließend werden die Limitationen der vorliegenden Studie kritisch diskutiert und zukünftige Forschungsdesiderata sowie Ausblicke formuliert.
Schlüsselwörter
Computer Science unplugged, Computational Thinking, Informatik, Algorithmen, Bewegungsintervention, Wohlbefinden, Steiner Schulen, empirische Sozialforschung, Unterrichtsgestaltung, exekutive Funktionen, MINT-Fächer, Code Literacy, Digital Literacy, Problemlösung, qualitative und quantitative Evaluation.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der vorliegenden Forschungsarbeit?
Die Arbeit untersucht die Effektivität von "Computer Science unplugged"-Aktivitäten im Bereich der Algorithmenvermittlung an Rudolf Steiner Schulen in der Schweiz.
Welche zentralen Themenfelder stehen im Mittelpunkt?
Die Untersuchung verknüpft die informatische Grundbildung, das "Computational Thinking" und die psychologische Komponente des schulischen Wohlbefindens.
Was ist das primäre Forschungsziel?
Das Ziel ist herauszufinden, ob CS unplugged die Leistungen im Computational Thinking steigert und ob eine zusätzliche Bewegungsintervention das Wohlbefinden der Schülerinnen und Schüler positiv beeinflusst.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird ein quantitatives Vergleichsgruppendesign angewendet, das durch statistische Analysen (u.a. T-Tests, ANOVA) ausgewertet wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretische Fundierung, die Beschreibung des Forschungsprojekts, das Untersuchungsdesign, die empirische Datenerhebung und die statistische Auswertung.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren diese Arbeit?
Computational Thinking, CS unplugged, Bewegungsintervention, Schulisches Wohlbefinden und Algorithmenbildung sind die zentralen Begriffe.
Warum wurde eine zusätzliche Bewegungsintervention getestet?
Die Intervention soll prüfen, ob die Einbeziehung des ganzen Körpers (kinästhetisches Lernen) eine messbare Steigerung des Verständnisses oder des emotionalen Wohlbefindens im Vergleich zum sitzenden Unterricht bewirkt.
Welche Rolle spielt das "Bonbonmodell"?
Das "Bonbonmodell" nach Sistermann dient als methodisch-didaktischer Rahmen, um die verschiedenen Phasen des Unterrichts (Hinführung, Problemlösung, Festigung) strukturiert zu planen.
Was ist das wichtigste Ergebnis in Bezug auf das Wohlbefinden?
Die Daten zeigen, dass das individuelle Wohlbefinden durch die Bewegungsintervention nicht signifikant gesteigert werden konnte, jedoch positive Korrelationen zwischen Interesse an Programmierung und Wohlbefinden existieren.
- Arbeit zitieren
- Katinka Penert (Autor:in), 2019, Informatik in Bewegung: Computer Science unplugged, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/490036
