Archiv für die Kategorie „Informatik“

Einsatzszenarien von Mobiltelefonen im Informatikunterricht

Mittwoch, 20. Januar 2010

Mittlerweile habe ich meinen Abschluss als Master of Education an der Universität Wuppertal erlangt und möchte an dieser Stelle meine Masterarbeit mit dem Titel Einsatzszenarien von Mobiltelefonen im Informatikunterricht veröffentlichen.

Details sind im Biblionetz unter folgender URL zu finden: http://beat.doebe.li/bibliothek/b03852.html.
Um auch hier einen Eindruck von den Inhalten der Arbeit zu gewinnen, hier die Zusammenfassung:

Mobiltelefone werden immer leistungsfähiger, sind vielseitig nutzbar und können heutzutage durchaus als allgegenwärtig bezeichnet werden. Mit einer Generation von Schülerinnen und Schülern, die mit einer solchen modernen Form eines Schweizer Taschenmessers in der Hosentasche aufwachsen, verändern sich auch die Bedingungen unter denen Informatikunterricht gestaltet wird.

In dieser Arbeit wird gezeigt, auf welche Art und Weise Mobiltelefone nicht nur als Anschauungsobjekt, sondern als gleichwertiger Ersatz für Computer im Informatikunterricht Gewinn bringend genutzt werden können. Aufbauend auf den Erfahrungen des Pilotkurses von Humbert, der seit 2007 an der Willy-Brandt-Gesamtschule in Bergkamen Mobiltelefone als einziges Informatiksystem im Unterricht verwendet, werden Materialien vorgestellt, die Lehrerinnen und Lehrer bei der Unterrichtskonzeption unterstützen sollen. Zielgruppe der vorgestellten Unterrichtsreihe ist ein Informatikkurs einer 11. Jahrgangsstufe innerhalb der dreijährigen gymnasialen Oberstufe. Ziel ist dabei nicht der alleinige Austausch von Computern gegen Mobiltelefone, sondern die Entwicklung eines didaktischen Gesamtkonzept, das zu großen Teilen als unabhängig von einem konkreten Informatiksystem bezeichnet werden kann. Unter Berücksichtigung der Einschränkung auf ein Schuljahr kann bei dem Vergleich mit dem Lehrplan Informatik und den Vorgaben zum Zentralabitur in Nordrhein-Westfalen eine deutliche Passung festgestellt werden.

Um die vermuteten Vorteile der mobilen Informatiksysteme und die Nutzbarkeit der Unterrichtsmaterialien näher zu erforschen und zu belegen, sind zum Schuljahresbeginn 2009/2010 zwei weitere Informatikkurse der 11. Jahrgangsstufe mit Mobiltelefonen ausgestattet worden. Der Einsatz der Geräte in Zusammenhang mit den vorbereiteten Materialien wurde und wird noch in projektbegleitenden Gesprächen diskutiert, erste Ergebnisse für noch zu leistende Entwicklungsarbeiten dargestellt.

Die Arbeit selbst ist in der deutschen Sprache verfasst, um jedoch auch anderssprachigen Personen einen Eindruck zu vermitteln, wurde die obige Zusammenfassung ins Englische übersetzt:

Mobile phones become more and more efficient, are multi-purpose usable and virtually omnipresent today. Together with a generation of pupils, which has grown up with such a modern form of the Swiss penknife in the pocket, the conditions under which informatics classes are designed change as well.

This paper shows how mobile phones cannot only be used as illustration, but as an equivalent alternative to computers in informatics education. Based on the experiences of the pilot scheme by Humbert, who has used mobile phones as the single informatics system in class on the Willy-Brandt comprehensive school in Bergkamen since 2007, materials are introduced which shall support teachers in the conception of their classes. The target group of the presented series of lessons is an informatics course of a grade 11. The general aim is not simply to exchange computers for mobile phones, but the development of a didactical overall concept, which can be characterized as largely independent from a specific informatics system. Comparing the curriculum for informatics and the guidelines for the “Zentralabitur” in North Rhine-Westphalia, taking the limitation on only one school year into account as well, a noticeable consistency can be detected.

In order to investigate and verify the assumed advantages of the mobile informatics systems and the usability of the teaching materials, two more informatics classes of grade 11 have been equipped with mobile phones for the start of the school year 2009/10. The use of mobile phones in connection with the prepared materials has been, and still is discussed in project accompanying conversations; additionally first results are presented for development works still to be performed.

Zu den Materialien, die für die Masterarbeit entstanden sind, gehört zum einen die Arbeit selbst, eine Materialsammlung und ein Poster als Sequenzüberblick. Die LaTeX-Quellen für das Poster müssen vor der Veröffentlichung noch überarbeitet werden, worum ich mich beizeiten kümmern werde.

Auf diesem Wege möchte ich mich besonders bei meinem Gutachter Ludger Humbert bedanken, durch den ich überhaupt erst mit diesem hochinteressanten Themengebiet in Berührung gekommen bin.

Mobiltelefone auf der INFOS 2009 in Berlin

Samstag, 26. September 2009
Im Rahmen des Master of Education stand die Durchführung eines Forschungsprojektes in der Prüfungsordnung. Dies ermöglichte es mir, in das Thema der Nutzung von Mobiltelefonen im Informatikunterricht etwas direkter einzusteigen. Eine erste Version meines Forschungsberichtes kommentierte mein Betreuer Herr Humbert: “Hab’s kurz überflogen, hört sich gut an, reichen Sie es doch mal zur Infos2009 als Beitrag ein.” Naja, so ca. drei bis vier Tage hatte ich bis zur Deadline noch Zeit, mein mühselig zusammengestellten Text auf ungefähr die Hälfte zu kürzen.
So schlecht schien ich nicht gearbeitet zu haben, denn bis auf kleine Änderungswünsche wurde mein Beitrag von den Gutachtern der Konferenz akzeptiert.
Die Infos2009 ist nun vorbei, ich möchte an dieser Stelle

Im Rahmen des Master of Education stand die Durchführung eines Forschungsprojektes in der Prüfungsordnung. Dies ermöglichte es mir, in das Thema der Nutzung von Mobiltelefonen im Informatikunterricht etwas direkter einzusteigen. Eine erste Version meines Forschungsberichtes kommentierte mein Betreuer Herr Humbert: “Hab’s kurz überflogen, hört sich gut an, reichen Sie es doch mal zur Infos2009 als Beitrag ein.” Naja, so ca. drei bis vier Tage hatte ich bis zur Deadline noch Zeit, mein mühselig zusammengestellten Text auf ungefähr die Hälfte zu kürzen.

So schlecht schien ich nicht gearbeitet zu haben, denn bis auf kleine Änderungswünsche wurde mein Beitrag von den Gutachtern der Konferenz akzeptiert.

Die Infos2009 ist nun vorbei und möchte an dieser Stelle die von mir erstellten Materialien zum Weiterlesen veröffentlichen. Dazu wird einmal der komplette Forschungsbericht, wie ich ihn an der Universität Wuppertal als Studienleistung verfasst habe, ebenfalls aber auch die Kurzfassung für die INFOS und die Präsentationsfolien zum Download angeboten.

Zur Zitation des Forschungsberichtes in den Lecture Notes in Informatics kann der entsprechende BibTeX-Record verwendet werden.

Informatische Bildung mit Mobiltelefonen

Freitag, 18. September 2009

Am Samstag, dem 8. August 2009 fand im Gästehaus der Bergischen Universität eine Fortbildung für Informatiklehrkräfte statt, in der Online-Zeitschrift Rhino Didactics dazu ein Erfahrungsbericht eines Teilnehmers.

Stifte, Mäuse und Vektorgrafiken — Version 2.3beta

Mittwoch, 19. August 2009

Sooo, lange Zeit liegen die Quellen für Version 2.3 bereits auf meinem Rechner. Nur leider komme und komme ich nicht dazu, die abschließenden Arbeiten zur Dokumentation und wichtigen Testläufen sowohl auf S60 als auch auf Desktopsystemen durchzuführen. Bevor also die Arbeiten komplett brachliegen, will ich hier zumindest den aktuellen Stand zum Download anbieten. Eventuell findet sich jemand, der unter den Bedingungen der Creative Commons Lizenz by-nc-sa hieran weiterarbeiten möchte.

Meine letzten Demonstrationen liefen fehlerfrei, daher denke ich, dass es beim Einsatz keine Probleme geben sollte, jedoch habe ich nicht ausführlich getestet und die Dokumentation entspricht nicht meinen Vorstellungen von einem guten Produkt (auch wenn es im Vergleich zu manch anderen Quelltexten, die mir vor die Augen gekommen sind, gar nicht so schlecht aussieht). Daher habe ich zu meinem eigenen Schutz :-) mal das Wort “beta” hinter die Version geschrieben.

Download als ZIP-Datei hier, enthalten sind die Quellen für Desktopsysteme (einfach an eine Stelle im Python-Pfad — sys.path — kopieren) und Mobiltelefone auf Symbian S60 Basis (dafür habe ich mit ensymble eine SIS-Datei erstellt).

Viel Spaß beim Ausprobieren, ich würde mich über Feedback freuen!

Informatische Bildung mit Mobiltelefonen — Lehrerfortbildung am 8. August 2009

Sonntag, 28. Juni 2009

An der Universität Wuppertal wird am Samstag, 8. August 2009, von 10 bis 16 Uhr eine Lehrerfortbildung stattfinden.

Auf einem Infoblatt sind alle notwendigen Details festgehalten. Um Anmeldung wird gebeten spätestens 1. August 2009 unter der E-Mail-Adresse m.heming@uni-wuppertal.de.  Bei Interesse an der Durchführung des Unterrichts mit Mobiltelefonen an Ihrer Schule, bitte umgehend bei mir melden, es steht ein Klassensatz entsprechender Geräte zum Verleih zur Verfügung.

Beschreibung aus dem Infoblatt:

Die technischen Möglichkeiten im Umgang mit Informatiksystemen ändern sich fortwährend. Um der Allgegenwärtigkeit von Informatiksystemen in der Realität und vor allem in der Lebenswirklichkeit von Schülerinnen und Schülern gerecht zu werden, müssen immer wieder neue gesellschaftliche Anknüpfungspunkte für den Informatikunterricht gefunden werden.

Daher betrachtet diese Fortbildungsmaßnahme den im ersten Moment ungewöhnlichen Ansatz, den Computer im Informatikunterricht gänzlich außer Acht zu lassen und ihn gegen Mobiltelefone auszutauschen. Anhand vorliegender Unterrichtsvorschläge ist das Ziel, den Informatikunterricht einer elften Klasse für das kommende Schuljahr 2009/2010 nur mit Mobiltelefonen zu gestalten.

Für die Umsetzung von Programmieraufgaben sind Mobiltelefone mit Symbian S60 Betriebssystem erforderlich. Über die Fortbildung für Lehrkräfte hinaus wird ein Satz von Mobiltelefonen für die Umsetzung im 11. Jahrgang mit einer Lerngruppe im Regelunterricht zur Verfügung gestellt. Der Einsatz der Geräte im Unterricht wird wissenschaftlich begleitet, um die Erkenntnisse eines Pilotprojektes an der Willy-Brandt-Gesamtschule Bergkamen zu ergänzen. Es sollen so die theoretischen Überlegungen zu den geänderten Möglichkeiten durch die konkrete Nutzung der Mobiltelefone zur Gestaltung des Unterrichts auf eine breitere empirische Basis gestellt werden.

Stifte, Mäuse und Vektorgrafiken Version 2.2

Sonntag, 25. Januar 2009

Sooo, habe endlich ein paar Testläufe durchgeführt und die gröbsten Fehler beseitigt.
Nähere Infos zu dem Paket hier. Download der neuen Version hier.
Update: Fehlerhafte Datei hochgeladen, nun korrigiert.

Update: Ich kann mich eines gewissen Stolzes nicht verwehren, dass ich an dieser Stelle SuM mit PyObjVG für PyS60 veröffentlichen kann. Ich freue mich über Rückmeldungen, die es mir ermöglichen, das Paket nicht nur auf dem mir vorliegenden Nokia 5500 zu testen.

Stifte und Mäuse — PyObjVG — Version 2.1

Samstag, 24. Januar 2009

Aus der Versionsgeschichte von PyObjVG.py:
Version 2.1 vom 22. Januar 2009:

  • Zeichenroutinen hinzugefuegt. Das Zeichenobjekt, welches
    als Parameter uebergeben werden muss, muss die jeweiligen
    in der Dokumentation der Funktion angegebenen Methoden
    unterstuetzen.
  • Klasse Farbe: gibSUMFarbe weggelassen, dafuer den Zugriff
    auf die RGB-Werte ueber __getitem__ ergmoeglicht.
    Damit kann eine Farbe ebenfalls als 3-Tupel (wie in Stifte
    und Maeuse) interpretiert werden.
  • BUGFIX: Gruppe sendet bei aktivierten Signalen ebenfalls,
    wenn ein weiteres Objekt zur Gruppe hinzugefuegt wurde.
  • Zusaetzliche import-Anweisung zur Nutzung von
    xml.etree.cElementTree, falls vorhanden.

Passend dazu ist der Grafikzeichner des Stifte und Mäuse Paketes aktualisiert worden.
Version 2.1 vom 22. Januar 2009:

  • Es findet keine Objekterkennung mehr statt, statt dessen
    wird im Grafikzeichner eine abstrahierte Zeichenschnittstelle
    dargeboten, ueber die sich die Objekte sich selbst zeichnen.
    Damit ist die Integration von extern hergestellten
    Klassen vereinfacht. Diese muessen nur eine einzige Methode
    “zeichne(…)” zur Verfuegung stellen und koennen dann
    auf die vom Grafikzeichner abstrahierte Schnittstelle zugreifen.
  • Automatikmodus wird jetzt ueberall klein geschrieben,
    z.B. in der Methode gibAutomatikmodusStatus.
    Die Methode “setzeAutomatikModus” heisst jetzt “setzeAutomatikmodusStatus”.

Download: Stifte und Mäuse Bibliothek Version 2.1

Iterative Verfahren mit dünnbesetzten Matrizen

Freitag, 23. Januar 2009

Im Rahmen eines Seminarvortrages habe ich einen Artikel zu iterativen Verfahren auf dünnbesetzten Matrizen ausgearbeitet. Die Einleitung sei hier zitiert:

Im Rahmen des Seminars Schwachbesetzte Systeme soll die vorliegende Arbeit einen groben
Überblick über verschiedene iterative Methoden zur Lösung linearer Gleichungssysteme
bieten. Dabei wird zwischen stationären und nicht stationären Verfahrensweisen unter-
schieden. Als Beispiel für stationäre Verfahren werden das Jacobi- und Gauss-Seidel-
Verfahren vorgestellt, ohne jedoch auf Details zum Konvergenznachweis einzugehen.
Um den Bezug zu Sparse-Matrizen herzustellen, wurde der Algorithmus des Jacobi-
Verfahren in zwei verschiedenen Codevarianten in Matlab implementiert. Je nach Schreib-
weise werden matlabintern verschiedenen Methoden verwendet, die eine starke Optimie-
rung bei der Rechnung mit dünn besetzten Matrizen ermöglichen.
Als Beispiel für ein nicht stationäres Verfahren wird das Verfahren der konjugierten
Gradienten (CG) näher erläutert. Die Verfahren Steepest Decent und Conjugate Directi-
ons werden dabei erklärt, um ein besonders intuitives Verständnis des CG-Verfahrens zu
ermöglichen (Shewchuk (1994)). Anhand des Implementierungsbeispiels soll o????ensichtlich
werden, dass eine Optimierung für Sparse-Matrizen nicht notwendig ist, da diese implizit
durch Anwendung von Matrix-Vektor-Multiplikationen realisiert wird.
Auf verschiedene andere Verfahren, die keine speziellen Vorbedingungen wie das CG-
Verfahren benötigen, wird nur im Rahmen einer zitierten Aufzählung mit minimaler
Beschreibung eingegangen.

Die Vortragsunterlagen inklusive Artikel und LaTeX-Quelltexte können hier heruntergeladen werden. Die m-Files von Matlab, die die angesprochenen Verfahren implementieren, stehen hier zum Download.

Stifte und Mäuse unter Creative Commons Lizenz

Freitag, 16. Januar 2009

Dank der Erlaubnis von Ingo Linkweiler ist es mir nun möglich, dass Stifte-und-Mäuse-Paket für Python unter der Creative Commons Lizenz by-nc-sa zu veröffentlichen. Damit schnüre ich hier nun ein Paket zusammen, welches zum einen die Orginial SuM-Dateien (mit neuem Lizesierungshinweis), als auch die Grafikzeichnererweiterung inklusive PyObjVG-Modul enthält. Während die genannten Bausteine alle unter der Creative Commons Lizenz veröffentlicht sind, wird der SVG-Import durch das ElementTree-Toolkit mit gesonderten Lizenzbedingungen zur Verfügung gestellt.

Download.

PyObjVG Version 2.0

Freitag, 16. Januar 2009

Im Rahmen eines universitären Projektes habe ich ein Python-Modul entworfen, welches Schülerinnen und Schülern ermöglicht, mit Hilfe von Python Vektorgrafiken zu erstellen. Dabei wurde keine grafische Benutzungsschnittstelle erzeugt, wie sie Vektorgrafikprogramme wie Inkscape benutzen, sondern ein Klassenkonzept zum Erzeugen von grafischen Primitiven, welche nur über passende Python-Befehle gesteuert wird.

Schülerinnen und Schüler müssen also beim Erzeugen eines Bildes Kenntnisse von den Attributen und Methoden der verschiedenen Klassen haben, als auch die syntaktischen Regeln der Programmiersprache Python einhalten.

Um der fehlenden Anschaulichkeit dieser Art und Weise der Grafikerzeugung entgegenzuwirken, sind zwei Erweiterungen vorgesehen.

  1. Der Im- und Export von SVG-Dateien
    Dies ist zum einen die einzige Möglichkeit der Speicherung konstruierter Grafiken (neben in Python eingebauten Methoden zu Serialisierung von Objekten), zum anderen ist damit eine Brücke zur Darstellung von Daten mit Hilfe von XML gezeigt. Da gängige Browser einen Großteil der SVG-Spezifikation darstellen können, ist zumindest eine Anschaulichkeit des Konstruktionsergebnis gegeben.
    Während der SVG-Export recht einfach zu Implementieren war, stellt sich der SVG-Import als sehr komplex dar, weil die Möglichkeiten von PyObjVG im Vergleich zu SVG sehr reduziert sind. Der SVG-Import muss daher in weiteren PyObjVG Versionen stark überarbeitet bzw. überprüft werden.
  2. Zeichnen mit Hilfe der Stifte-und-Mäuse-Bibliothek (vgl. Blog-Eintrag)
    Es wurde neben dem PyObjVG-Modul, welches ein in sich geschlossenes System zur Datenrepräsentation darstellt, eine Erweiterung für die Stifte-und-Mäuse-Bibliothek (in der Python-Desktop-Version nach Ingo Linkweiler) implementiert, welches Vektorgrafikobjekte des PyObjVG-Moduls interpretiert und entsprechende Zeichenroutinen aufruft. Diese neue “Grafikzeichner”-Klasse ist angepasst an das Signalweiterleitungskonzept des PyObjVG-Moduls und kann daher zur automatisierten Verfolgung des Aussehen der Vektorgrafik genutzt werden.

Das Projekt ist noch nicht beendet. Neben einer kleinen ToDo-Liste im Speziellen für den SVG-Import wurden noch keine größeren Testläufe durchgeführt. Ein spezieller Punkt für die Zukunft, der hier noch anzumerken ist, ist derjenige, dass ich ebenfalls an einer Schnittstelle für die Stifte-und-Mäuse-Bibliothek auf Mobiltelefonen arbeite. Da zum Jahreswechsel eine erste Version einer Portierung der Pygame-Bibliothek für PyS60 Systeme veröffentlich wurde, werde ich diese vor der Überarbeitung meiner Alpha-Version noch testen, vielleicht bieten sich dort verbesserte Möglichkeiten.

Zur Nutzung von PyObjVG auf Desktopsystemen werden folgende Teile benötigt.
Update:
Nach Änderung der Lizenzbedingungen (vgl. Blog-Eintrag) nun als Paket verfügbar.

  • Das Modul PyObjVG 2.0
  • Das Toolkit ElementTree (nur für SVG-Import benötigt)
  • Sumwrapper, Modifikation der SuM-Bibliothek, notwendig zur Nutzung der Klasse ‘Grafikzeichner’.
  • Die Klasse Grafikzeichner als Schnittstelle zwischen PyObjVG und SuM