Lehrerfortbildungstag Informatik

Künstliche Intelligenz

Das Internet hat mittlerweile fast alle Bereiche unseres Zusammenlebens durchdrungen und die meisten Nutzer hinterlassen in ihm ihre digitalen Spuren. Das passiert nicht nur beim Shoppen oder beim nächsten Social Media Post, sondern auch in vielen weiteren Bereichen, z.B. in der Medizin, im Verkehr, in der Produktion, in der Ausbildung oder auch in der Wissenschaft. Diese Spuren bzw. Daten werden gesammelt und analysiert - sei es, um Nutzer besser zu verstehen, Krankheiten zu erkennen, die Produktion zu optimieren, die Ausbildung zu verbessern oder die Wissenschaft zu unterstützen.

Im Vortrag wird der neue Rohstoff Daten eingeführt und die Chancen und Risiken an verschiedenen Beispielen gezeigt. Dabei spielen Künstliche Intelligenz (KI), Maschinelles Lernen oder auch Data Science als Methodenlieferant für den Umgang mit den Daten eine zentrale Rolle. Die Ideen von ausgewählten Ansätzen werden zur Illustration der Beispiele genauer erläutert und so das Potential von KI für unsere Gesellschaft verdeutlicht.

09:50 Uhr bis 10:50 Uhr, Informatikgebäude, Zuse-Hörsaal

BlueJ mit Stride statt Java

BlueJ wird gerne für den Einstieg ins „richtige“ Programmieren verwendet. Es dürfte im aktuellen Informatikunterricht der 10. Jahrgangsstufe des naturwissenschaftlich-technischen Gymnasiums (G8) das wohl am weitesten verbreitete Programmierwerkzeug sein. Zurecht, ist es doch wesentlich einfacher gehalten als professionelle Programmierumgebungen und bietet darüber hinaus zusätzliche Features wie die graphische Darstellung der Klassen oder den Objektinspektor. Lange Zeit war Java die einzige Programmiersprache, die in BlueJ verwendet werden konnte. Seit Version 4 gibt es eine Alternative – Stride.
Trotz der Erleichterungen durch BlueJ stellt die Syntax von Java für viele Programmieranfänger eine große Hürde dar. Häufig verlieren sie dadurch den Blick auf das, worauf es beim Programmieren eigentlich ankommt. Stride möchte diese Hürde abbauen, indem – ähnlich wie in Scratch – blockartig programmiert wird. Auf diese Weise werden Syntaxfehler vermieden und der Code ist stets übersichtlich angeordnet. Ein Umschalten von Stride zu Java ist aber jederzeit möglich.
In diesem Workshop werden Ihnen die Möglichkeiten von BlueJ mit Stride kurz vorgestellt und über Erfahrungen damit in der 10. Jahrgangsstufe berichtet. Anschließend schauen wir uns die Einsatzmöglichkeiten von Stride in der 9. Jahrgangsstufe des künftigen G9 an, durchlaufen ein mögliches Unterrichtskonzept und bearbeiten dabei exemplarisch einige Aufgaben aus dem praktischen Unterrichtsalltag. Am Ende steht noch Zeit zum gegenseitigen Erfahrungsaustausch zur Verfügung.

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Übungsraum II

LehrplanPLUS – Informatik und digitale Bildung im neuen neunjährigen Gymnasium

Derzeit befindet sich das bayerische Gymnasium in einem Prozess der Weiterentwicklung. Hierbei soll den aktuellen Herausforderungen wie beispielsweise der zunehmenden Digitalisierung aller Lebensbereiche Rechnung getragen werden. Im Vortrag soll ein Ein- und Überblick gegeben werden, welche Rahmenbedingungen bzw. Möglichkeiten für die Stärkung der digitalen Bildung und für das Fach Informatik im neuen neunjährigen Gymnasium gegeben sind bzw. sich ergeben. Sofern möglich soll auf aktuelle Entwicklungen eingegangen werden.

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Turing-Hörsaal

InstaHub

Sie suchen eine Möglichkeit, den Lernbereich Datenbanken spannend und unterhaltsam zu vermitteln? Dann ist InstaHub.org genau das Richtige für Sie!
Jeder Schüler wird Datenbankadministrator für ein eigenes, voll funktionsfähiges soziales Netzwerk InstaHub. Das Themengebiet Datenbanken wird hier für die Schüler in sehr motivierender Weise unterrichtet. Schwerpunkte sind SQL-Befehle, das Modellieren von Datenbanken und Datenschutz. SchülerInnen lernen am Beispiel eines sozialen Netzwerks alles über Datenbanken. Zusätzlich können sie personalisierte Werbung ausliefern und Benutzer tracken.
Durch diesen technischen Einblick wird es möglich, dass sich SchülerInnen wirklich fundiert mit der Bedeutung von persönlichen Daten und Datenbanken auseinandersetzen können.
InstaHub kann als Motivation in einer Doppelstunde oder als Rahmenbeispiel über ein ganzes Schulhalbjahr verwendet werden. Der Vorgänger von InstaHub heißt friendzone und wurde 2017 mit dem Unterrichtspreis der Gesellschaft für Informatik ausgezeichnet
Mehr Informationen und eine Demo finden Sie auf InstaHub.org und https://wi-wissen.github.io/instahub-doc-de/

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Seminarraum II

Agile Schule

In Start-ups geht heute fast nichts mehr ohne Agile Softwareentwicklung. Auch in der Schule wird Projektunterricht dank agiler Methoden gewinnbringender und kann SchülerInnen zur Selbstorganisation anleiten. Der Workshop Agile Schule beschreibt aus der schulpraktischen Perspektive Hintergründe und Philosophie agiler Methoden, illustriert diese an konkreten Praxisbeispielen und stellt Umsetzungshinweise in Form eines praxiserprobten „Methodenkoffers“ zur Verfügung. Erfahrungen zeigen, dass SchülerInnen in agilen Projekten erworbene Selbstorganisationskompetenzen dann auch in anderen Fächern erfolgreich einsetzen – Agile Methoden und Werte können ein wichtiger Impuls zur Unterrichts- und Schulentwicklung sein. Anliegen des Workshops ist es, für die TeilnehmerInnen das Potenzial agiler Methoden in schulischen Projekten konkret aufzuzeigen. So werden zu Beginn das iterative Vorgehen und typische agile Werte über ein Spiel erfahrbar gemacht. Danach werden zu ausgewählten grundlegenden agilen Praktiken jeweils der professionelle Hintergrund den Varianten schulischer Umsetzung, möglichen Stolpersteinen sowie Tipps und Tricks gegenübergestellt. Der Mehrwert für den Unterricht der vorgestellten Methoden wird anhand praktischer Beispiele illustriert, sodass die TeilnehmerInnen für zukünftige Schulprojekte selbst agile Methoden auswählen und didaktisch anpassen können.

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Seminarraum III

Software-Challenge

Die Software-Challenge ist ein Wettbewerb für Schulklassen und AGs in Schulen, die zur Hochschulreife ausbilden. Die Aufgabe für die Informatikkurse besteht darin, im Laufe des Schuljahres die Strategie für ein Brettspiele zu programmieren. Es ist jedes Jahr ein anderes Brettspiel, für das das Institut für Informatik der Universität Kiel einen einen Server im Web zur Verfügung stellt. Je ein wissenschaftlicher Mitarbeiter oder eine wissenschaftliche Hilfskraft unterstützt die Lehrkräfte im lnformatik-Unterricht bei diesem Projekt. Etwa nach der Hälfte des Schuljahres beginnt die Wettkampfphase: Jeder Kurs lädt seinen Client hoch und die Schulen spielen in vier Gruppen (Regionalligen) im Modus jeder gegen jeden. Die Spiele werden veröffentlicht und können jederzeit nachgespielt werden. Ebenso können die Programme kontinuierlich verbessert werden. Die besten 6 jeder Regionalliga spielen eine Champions League aus und die besten 8 der Champions League werden nach Kiel zum öffentlichen Finale eingeladen. Bis zu 50 Schülerinnen und Schüler aus allen teilnehmenden Schulen, die sich in dem Projekt besonders bemüht haben, werden mit einem Stipendium für das Studienfach lnformatik ausgezeichnet.

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Zuse-Hörsaal

Kein Hexenwerk! - Maschinelles Lernen in Snap!

Die gesellschaftliche Relevanz des Themas künstlichen Intelligenz nimmt in letzter Zeit rasant zu. Getrieben wird diese Entwicklung vor allem durch maschinelle Lernverfahren. Viele Unterrichtsansätze scheitern daran, die Blackbox des zugrunde liegenden KI-Frameworks aufzubrechen. Für die SchülerInnen bedeutet dies typischerweise, dass es keine Chance gibt, zu verstehen, wie der \"Computer lernt\". In diesem Workshop haben Sie die Möglichkeit, in die Blackbox zu blicken, zu erfahren, wie Maschinelles Lernen unplugged und anschließend in einer visuellen Programmiersprache umgesetzt werden kann, sowie Materialien für den Unterricht mitzunehmen.

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Rechnerraum II

Was gibt es Neues in Java?

Erstmals 1995 vorgestellt hat Java spätestens seit Version 5 und der damit verbundenen grundlegenden Überarbeitung als wohl wichtigste objektorientierte Sprache weite Verbreitung sowohl in der Industrie als auch in der Lehre gefunden. Natürlich wurde die Sprache seitdem weiterentwickelt und wenn im Frühjahr 2020 Java 14 erscheint, blicken wir in diesem Workshop zurück auf die letzten 16 Jahre und die bedeutendsten Neuerungen angefangen bei den generischen Datentypen aus Java 5 über moderne Dateisystem-Werkzeuge aus Java 7, den mit Java 8 eingebrachten Elementen aus der funktionalen Programmierung, der JShell aus Version 9 bis hin zu lokaler Typableitung mit Java 10. Der Workshop richtet sich an alle, denen die Grundlagen der Programmiersprache Java vertraut sind, die sich aber noch nicht oder nicht allzu ausführlich mit den Neuerungen der verschiedenen Java-Versionen auseinandergesetzt haben. Um die Beispiele im Workshop auch auf dem eigenen Gerät nachvollziehen zu können, sollte Java in der Version 11, oder neuer, installiert sein.

11:45 Uhr bis 13:00 Uhr, Informatikgebäude, Rechnerraum I

Engine Alpha - didaktisch orientierte Game-Engine in JAVA

Engine Alpha, Verison 4: Neuauflage der didaktisch orientierten 2D-Game-Engine angepasst an die neuen Informatik-Lehrpläne.
Es gibt viele neue Features aber auch einige Änderungen verglichen mit der Version 3.
Im Workshop wird mit verhältnismäßig wenig JAVA-Code eine animierte Spielfigur erstellt. Die Animation basiert auf einem Zustands-Automaten mit aktionsbedingten Übergängen verschiedener Bildfolgen. Das geht einfach mit Methoden wie "fuegeNeuenZustandHinzu" bzw. "fuegeNeuenUebergangHinzu".

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Seminarraum III

Einsatz von LEGO Education SPIKE Prime in den MINT-Fächern

LEGO Education SPIKE Prime ist ein neues digitales Lernkonzept für den Einsatz in naturwissenschaftlich-technischen Fächern und der digitalen Medienbildung in den Klassen 5 - 8.
Im Workshop lernen die Teilnehmer Möglichkeiten kennen, wie mit Hilfe der LEGO Education Unterrichtsmedien und Lernkonzepte die haptische und die digitale Welt auf einfache Weise kombiniert werden können.
Zu Beginn erhalten die Teilnehmer einen ausführlichen Überblick über Lernkonzept und -philosphie von LEGO Education.
Im Hauptteil der Veranstaltung lernen die Teilnehmer die Hardwarekomponenten kennen und bauen selbständig Modelle, anhand derer sie spannende Problemstellungen aus den originalen Schülermaterialien bearbeiten.
Mit der SPIKE App für Tablets oder Computer lassen sich die selbst gebauten Modelle programmieren und auf diese Weise zum Leben erwecken. Die App basiert auf der beliebten Programmiersprache Scratch und begeistert mit einer intuitiv bedienbaren Programmieroberfläche mit Drag-and-Drop-Funktion.
Die vier Lerneinheiten für LEGO Education SPIKE Prime konzentrieren sich auf die Bereiche Maschinenbau, Informatik und Technik. Die spannenden Themen und der lebensnahe Anwendungsbezug der enthaltenen Aufgaben wecken das Interesse der Schülerinnen und Schüler und regen zum kritischen Denken an.

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Übungsraum II

Chaos macht Schule

Neue Medien haben inzwischen die Gesellschaft und damit die Lebenswelt der Schüler erreicht – nicht nur als Wissenspeicher und Informationsquelle, sondern gerade auch als Kommunikationsplattform des eigenen sozialen Netzes. Mit dem Internet als populärem Medium vollziehen sich daher auch im schulischen Alltag sehr vielfältige und rasante Entwicklungen, die den Bildungsinstitutionen steigende Aufmerksamkeit und ein hohes Aktualitätsbewusstsein abverlangen, um im Rahmen ihrer Bildungsaufgaben all die neu entstehenden Themenfelder adäquat abzudecken.
Während dieses Wissen nur verzögert in die Lehr- und Bildungspläne einfliesst und es für viele Eltern schier unmöglich ist, mit dieser rasanten Entwicklung Schritt zu halten, werden die Schüler bereits jetzt mit den Auswirkungen konfrontiert.
Da im CCC schon immer ein selbstverständlicher, aber trotzdem kritischer Umgang mit modernster Technik, vor allem auch im Bezug auf das Internet, gelebt wird, sehen wir uns in der Pflicht, Interessierte über die Möglichkeiten, Risiken und Grenzen des Werkzeugs Internet aufzuklären. Dies betrifft vor allem Jugendliche, aber auch die Eltern und Lehrer, damit diese ihre Schutzbefohlenen mit den Risiken der Technik nicht alleine lassen müssen

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Zuse-Hörsaal

ERASMUS+ in der Schule

Das EU-Förderprogramm Erasmus+ bietet großartige Möglichkeiten zur internationalen Kooperation im Unterrichtsfach Informatik. Im Workshop wird die aktuell sehr großzügige EU-Förderung durch Erasmus+ und der Weg zu einem Förderantrag beschrieben. Darüber hinaus wird die Erfahrung in einem Java-Programmierprojekt mit einer italienischen, griechischen und portugiesischen Schule weitergegeben. Am Ende sehen wir uns die europäische Kooperationsplattform eTwinning in einem praktischen Teil an.

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Turing-Hörsaal

Implementierung eines Perceptrons

Künstliche Intelligenz wird sowohl in der Gesellschaft als auch in der Schule relevanter. Dieser Workshop soll einen sanften und schulgerechten Einstieg in die Technik dieser Thematik ermöglichen. Dazu wird zunächst der schematische Aufbau eines neuronalen Netzes erklärt. Den Hauptteil der Zeit soll die gemeinsame Implementierung des Perceptrons - der Grundlage künstlicher neuronaler Netze - in Anspruch nehmen. Anschliessend werden wir unseres Perceptron mit einfachen Datensätzen trainieren und testen. Im Abschluss wird erklärt, wie man komplexere neuronale Netze auf der Basis des Perceptrons konstruieren könnte.

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Rechnerraum II

Die Vermittlung von Programmierung mithilfe visueller Sprachen: Beispiele, Ideen und Möglichkeiten

Visuelle blockbasierte Programmiersprachen wie Scratch, BYOB, und Snap ermöglichen Neulingen einen leichteren Einstieg in die Programmierung. Studien zeigen, dass sie sich aufgrund der Intuitivität und kontextualisierten Beispielen gut für den Einsatz in der Schule eignen, zu einem besseren Verständnis führen und letztlich das Unterrichten einfacher machen können. In der Sekundarstufe I ist die blockbasierte Programmierung nicht mehr wegzudenken; selbst bis zum Abitur hin wird sie erfolgreich verwendet. Der Workshop richtet sich an EinsteigerInnen wie erfahrene LehrerInnen im Umgang mit visuellen Programmiersprachen, und zeigt, wie bekannte Konzepte der Programmierung jeder Jahrgangsstufe motivierend in Snap! umgesetzt werden können.

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Seminarraum II

Captuhre the flag - IT-Sicherheit spielerisch erarbeiten

Im Workshop geht es darum, die andere Seite (also die Seite eines Hackers) einzunehmen um sich so dem Thema IT-Sicherheit spielerisch zu nähern und selbst die folgen von unsicherer Software oder Fehlkonfigurationen zu erleben.

14:00 Uhr bis 15:15 Uhr, Informatikgebäude, Rechnerraum I

Data Science und (Big) Data als neue Impulse für den Informatikunterricht

Im ProDaBi-Projekt (Projekt Data Science und Big Data in der Schule, www.prodabi.de) entwickeln und erproben wir derzeit Bausteine für den Unterricht im Wahlpflichtbereich in den Sekundarstufen I und II zum Thema Data Science. Ein erster Baustein thematisiert „Datendetektive explorieren Daten“. Dabei können Daten zum Thema „Jugend, Information und (Multi-)Media“ (JIM-Studie) selber online erhoben und nach eigenen Fragestellungen ausgewertet werden, um Datenkompetenz und die Reflexion der eigenen Mediennutzung zu befördern. Weitere Bausteine thematisieren Algorithmen zum maschinellen Lernen, deren gesellschaftliche Implementation auch kritisch diskutiert wird. Wir fokussieren dabei einerseits auf Entscheidungsbäume und ihre manuelle und automatische Erstellung. Andererseits stehen künstliche neuronale Netze im Vordergrund, um auf diese Weise zwei unterschiedlich transparente Methoden des maschinellen Lernens thematisieren zu können. Die Bausteine sind in zwei Versionen verfügbar. Die Basisversionen arbeiten mit dem leicht erlernbaren interaktiven webbasierten Tool Codap (www.codap.concord.org), welches keine Programmierkenntnisse voraussetzt. In der Aufbauversion werden Jupyter-Notebooks mit der Programmiersprache Python verwendet, die aber für einen leichten Einstieg für Anfänger gestuft und didaktisch optimiert sind. Im Rahmen des Projektkurses in der Sek. II wenden die teilnehmenden Schüler*innen ihre Kompetenzen in Datenexploration und maschinellem Lernen an im Rahmen einer eigenständigen kooperativen Projektarbeit mit außerschulischen Partnern an (Vorhersage freier Parkplätze).

Ferner wurden für jüngere Schüler*innen haben wir \"unplugged\"-Materialien entwickelt, die bereits im Rahmen des KI-Wissenschaftsjahres veröffentlicht wurden (https://www.wissenschaftsjahr.de/2019/jugendaktion/).

Im Vortrag wird ein Einblick in verschiedene Bausteine gegeben. Wir sind sehr daran interessiert, weitere Lehrkräfte für die Erprobung und Weiterentwicklung zu gewinnen.

15:45 Uhr bis 16:45 Uhr, Informatikgebäude, Zuse-Hörsaal