Epistemisches Programmieren als Erkenntniswerkzeug- eine datengetriebene Analyse unserer Umwelt
Grundinformationen
Schulform
Allgemeine Schulformen Sek. I (mit GY)
Bereich / Teilbereich
Standard - und kompetenzor. UE in den Fächern / Informatik
Inhalt
Ziele der Veranstaltung:
Die Lehrkräfte …
- erwerben grundlegende Fähigkeiten im Umgang mit Jupyter Notebooks sowie mit der Programmiersprache Python.
- lernen Jupyter Notebooks als interaktive Lernumgebungen kennen, die entsprechend eigener unterrichtlicher Notwendigkeiten adaptiert werden können
- wählen für ihren jeweiligen Unterrichtskontext passende Methoden der Datenerhebung aus (eigene Erhebung z.B. mit Senseboxen vs. OpenSense-Daten).
- erwerben grundlegende Fähigkeiten in Datenanalysekompetenzen, wie
• Einlesen von Daten
• Datenbereinigung und -aufbereitung.
• Visualisierung und Auswertung
- reflektieren mit den im Rahmen der Fortbildung bereitgestellten Materialien und Konzepten gewonnene Unterrichtserfahrungen.
- reflektieren ihren bisherigen Unterricht im Kontext des Epistemischen Programmierens.
Inhalt:
Den Kern dieser Fortbildung bildet eine skalierbare Unterrichtsreihe zum Thema „Datengetriebene Umweltanalyse“, deren Ziel es ist, Schülerinnen und Schüler anhand authentischer oder selbst erhobener Umweltdaten zu sinnvollen Auswertungen über das „echte Leben“ zu befähigen. Es geht also nicht um ein theoretisches Szenario, sondern ganz konkret um die unmittelbare Umgebung der Lernenden. Wahlweise können auch beliebige Orte auf dem gesamten Planeten untersucht werden.
Der hierbei verfolgte Ansatz des sogenannten Epistemischen Programmierens zielt einerseits darauf ab, die Lernenden durch den unmittelbaren Lebensweltbezug zu motivieren. Andererseits stellt er zudem die Nützlichkeit informatischer Werkzeuge in den Vordergrund, mit deren Hilfe man auch ohne fundierte Programmiervorkenntnisse zu belastbaren Ergebnissen kommen und diese im Alltag praktisch anwenden kann. Mögliche Fragestellungen sind z.B.: „Wie können wir den CO2-Gehalt im Klassenraum verbessern?“ oder „Wie unterscheidet sich der Feinstaubgehalt im Innenstadtverkehr in 30er- und 50er-Zonen?“.
Ziel der Fortbildung ist es, eine Konkretisierung für den eigenen Unterricht zu entwickeln. Die entsprechenden Materialien sind ausgearbeitet, erprobt und werden im Rahmen der Fortbildung zur Verfügung gestellt. Neben fachlichem Input und einigem Trial & Error steht ebenso der didaktische Austausch der Teilnehmenden im Vordergrund, sodass gemeinsam Implementationen geplant und evaluiert werden können.
Organisatorisches:
Die Planung sieht zwei Haupttermine und einen Reflexionstag vor. Dazwischen bieten wir in Absprache mit den Teilnehmenden zusätzlich eine digitale Fragestunde an, in der eventuell aufkommende Probleme besprochen werden können.
In dieser Fortbildung werden Jupyter Notebooks und die Programmierung in Python als Möglichkeiten genutzt, passende Unterrichtsmaterialien und interaktive Lernumgebungen für Schülerinnen und Schüler bereitzustellen. Entsprechende Kenntnisse von Python und Jupyter Notebooks können anhand von Lehrmaterial erarbeitet werden, das nach dem Anmeldeschluss an die angemeldeten Kolleginnen und Kollegen per Mail geschickt wird. Die entsprechenden Inhalte werden zudem in den Veranstaltungen thematisiert und ausreichend vertieft. Weitere Vorkenntnisse werden nicht vorausgesetzt.
Weitere Informationen
Dieses Fortbildungsangebot beruht auf einer Kooperation mit dem durch die Deutsche Telekom Stiftung geförderten „Projekt Data Science und Big Data in der Schule“ der Universität Paderborn (www.prodabi.de).
Zur systematischen Verankerung von Fortbildungserkenntnissen im Kollegium ist die Anmeldung von zwei oder mehreren Lehrkräften einer Schule möglich und begrüßenswert.
Fragestellungen und Herausforderungen des Gemeinsamen Lernens werden als Regelfall der Planungen berücksichtigt.
Bezug zum Referenzrahmen Schulqualität:
2.2.1 Die individuelle Kompetenzentwicklung der Schülerinnen und Schüler steht im Zentrum der Planung und Gestaltung der Lehr- und Lernprozesse.
2.5.1 Lernprozesse sind kognitiv aktivierend gestaltet.
2.10.2 Die Potenziale digitaler Medien zur Unterstützung von Lehr- und Lernprozessen werden reflektiert eingesetzt und lernförderlich.
Bezug zum Medienkompetenzrahmen:
1.1 Medienausstattung (Hardware) kennen, auswählen und reflektiert anwenden; mit dieser verantwortungsvoll umgehen
1.2 Verschiedene digitale Werkzeuge und deren Funktionsumfang kennen, auswählen sowie diese kreativ, reflektiert und zielgerichtet einsetzen
1.3 Informationen und Daten sicher speichern, wiederfinden und von verschiedenen Orten abrufen; Informationen und Daten zusammenfassen, organisieren und strukturiert aufbewahren
2.2 Informationen und Daten aus Medienangeboten filtern, strukturieren, umwandeln und aufbereiten
2.3 Informationen, Daten und ihre Quellen sowie dahinterliegende Strategien und Absichten erkennen und kritisch bewerten
3.3 Kommunikations- und Kooperationsprozesse im Sinne einer aktiven Teilhabe an der Gesellschaft gestalten und reflektieren; ethische Grundsätze sowie kulturell-gesellschaftliche Normen beachten
4.1 Medienprodukte adressatengerecht planen, gestalten und präsentieren; Möglichkeiten des Veröffentlichens und Teilens kennen und nutzen
4.2 Gestaltungsmittel von Medienprodukten kennen, reflektiert anwenden sowie hinsichtlich ihrer Qualität, Wirkung und Aussageabsicht beurteilen
6.1 Grundlegende Prinzipien und Funktionsweisen der digitalen Welt identifizieren, kennen, verstehen und bewusst nutzen
6.2 Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren
6.3 Algorithmische Muster und Strukturen in verschiedenen Kontexten erkennen, nachvollziehen und reflektieren
Bemerkungen:
Datenschutz: Zulässig sind Anwendungen, Programme und Apps (im Folgenden kurz „App“) bei denen sichergestellt werden kann, dass Daten mit Personenbezug aus der Schule nach den Vorgaben der DSGVO verarbeitet werden können. Wenn dies nicht sichergestellt werden kann, sollten mit der jeweiligen App nur Daten verarbeitet werden, die keinen direkten Personenbezug aufweisen. Informieren Sie sich auch gerne in der Handreichung „Datenschutz an Schulen“ der Medienberatung NRW.
Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer werden gebeten, ein digitales Endgerät (Tablet oder Laptop) mitzubringen. Die Nutzung von dienstlich zur Verfügung gestellten digitalen Endgeräten wird empfohlen. Ggf. können Leihgeräte zur Verfügung gestellt und/ oder Kleingruppen gebildet werden.
Ggf. entstehende Kosten müssen über das jeweilige Schulfortbildungsbudget erstattet werden.
Zielgruppe und Voraussetzungen
-Das Angebot richtet sich an Lehrerinnen und Lehrer der Schulformen der Sek I, die bereits ein Lehramt für die Sek I erworben haben und in der Sek I das Fach Informatik unterrichten bzw. unterrichten wollen, und die in ihrem Unterricht im Wahlpflichtbereich der Klassen 8 bis 10 Data Science und Ideen des datengetriebenen maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz aufgreifen möchten.