Hauptzielsetzung und Zielgruppen

Das Schülerlabor Informatik (SLI) soll unterschiedliche Zugänge zu zahlreichen Facetten und Anwendungen der Informatik auch für nicht-technikaffine Kinder und Jugendliche von der Grundschule bis zum Abitur bieten. Es sollen halbtägige, ganztägige, aber auch über mehrere Tage in Forschungs- und "Tüftlel"projekte eingebundene, experimentelle und handlungsorientierte Angebote (z.B. im Rahmen einer ein- oder zweiwöchigen Schüleruniversität, Ferienangeboten, Team-Vorbereitung zu Wettbewerben wie Bundeswettbewerb Informatik, Schülerolympiade, zdi-Roboterwettbewerbe etc.) entstehen. Die meisten Angebote sind für die Grund- und Mittelstufe konzipiert und können von Schülerinnen und Schülern (SuS) aller Schularten und ohne spezielle Vorkenntnisse genutzt werden. Spezifische Angebote für Mädchen schließen an go4IT!-Workshops an, die das Lehr- und Forschungsgebiet Informatik 9 in Schulen durchführt (http://lehramt.informatik.rwth-aachen.de/go4it/), um gezielt 11 bis 12 jährige Mädchen spielerisch an Technikgestaltung heranzuführen.

Das SLI ist das einzige Schülerlabor, das sich nicht nur mit Anwendungen sondern mit der Informatik im Kern beschäftigt. Es hat das Ziel, Leistungen, Konzepte, Methoden und Werkzeuge der Informatik, die in der der Öffentlichkeit häufig gar nicht wahrgenommen werden, sichtbar und explizit zu machen. Die Informatik-Angebote werden parallel in der Außenstelle am Ernst-Moritz-Arndt-Gymnasium in Bonn (EMA) mitentwickelt und dort in den Schulunterricht, in AGs und in Angebote für andere Schulen eingebunden. Das Schülerlabor Informatik (EMA/RWTH) ist eines der Gründungsprojekte des zdi-Zentrums MINT-Werkstatt Bonn Rhein/Sieg.

Gerade in der Informatik gibt es relativ weitgehende Möglichkeiten, den Unterricht im Rahmen vorgegebener Bildungsstandards auszugestalten. Es gibt keine Traditionen und fest eingefahrenen Erfahrungswerte, Unterrichtssequenzen oder Schulbücher. Daher werden von Informatik-Lehrkräften attraktive, wissenschaftlich fundierte Lehreinheiten gesucht, die in die Schule eingebunden werden können. Dies zeigen z.B. über 7.500 Downloads/Jahr auf den IMaS-Server der RWTH, der Unterrichtssequenzen zum Download für Informatiklehrkräfte anbietet.

Das Hauptziel des SLI besteht darin, Schülerinnen und Schüler im verständigen und fundierten Umgang mit Technik in sehr unterschiedlichen Aufgabenbereichen zu stärken. SuS sollen wahrnehmen, dass Sie Kompetenzen in Technikanalyse und systematischer –gestaltung erwerben und dabei systematisch Methoden der Informatik anwenden. Es sollen vor allem auch offene Problemstellungen bearbeitet werden, die unterschiedliche, kreative Lösungen in Teams ermöglichen und überfachliche Handlungskompetenzen fördern.

Didaktisches Konzept

Das Ziel des SLI ist es, Kindern und Jugendlichen „Lust auf Informatik“ zu machen und Anknüpfungspunkte für Informatik- und fächerübergreifenden Unterricht an Schulen zu bieten. Wir verfolgen einen ganzheitlichen Ansatz, der die Informatik in ihrer Breite und weitreichenden Anwendungsfeldern beleuchtet. Informationstechnologien stecken in fast allen Bereichen des Lebens, häufig ohne dass dies die Öffentlichkeit wahrnimmt. Informatikthemen lassen sich daher auf interessante Weise im Kontext unterschiedlicher Anwendungen und Problemstellungen erarbeiten (Technik, Wirtschaft, Sozial- und Humanwissenschaften). Wer ahnt schon, dass in einem gewöhnlichen Barcode auf der Gummibärentüte und dahinter verborgener Logistik viel Informatik steckt oder dass es möglich ist, aus dem menschlichen Erbmaterial DNS einen Rechner zu bauen? Gerade solche Themen sind besonders spannend für Schülerinnen und Schüler. SLI-Module werden so gestaltet, dass die Themen für die Jugendlichen verblüffend und interessant sind. Sie knüpfen an ihr direktes Lebensumfeld (z.B. Handy-Programmierung, GPS-Systeme, Soziale Netzwerke) an, erweitern das Blickfeld dann aber auch auf andere faszinierende Inhalte (z.B. visuelle Verschlüsselung, Berechnungsgrenzen der heutigen Computer). Damit Mädchen und Jungen verschiedener Altersstufen mit Spaß und in einer angenehmen Atmosphäre lernen, werden SuS im Alltag relevante, offene Problemstellungen weitgehend selbstgesteuert mit didaktisch geschulter, zurückhaltender Betreuung erarbeiten. Gerade in der Informatik ist es inhärente Methodik, Probleme in Teams mit unterschiedlichen Kompetenzen zu bearbeiten. Daher werden SLI-Module didaktische Methoden wie Gruppenpuzzle, Werkstattlernen, Think-Pair-Share oder Projektlernen etc. einsetzen. So ist es z.B. möglich, die verschiedenen Eigenschaften der EAN-Codes in Expertengruppen zu erarbeiten, welche anschließend in Kleingruppen vorgestellt werden. Diese Gruppenarbeitsmethoden sind nach Manfred Spitzer sehr wichtige Voraussetzungen für eine hohe Motivation und damit großen Lernerfolg.

In Zusammenarbeit mit der Initiative „erlebe it“ des BITKOM-Verbandes (LoI) werden IT Scouts als Referenten aus der Wirtschaft engagiert, um den praktischen Nutzen der Informatikthemen in unterschiedlichen Wirtschaftszweigen authentisch darzustellen. Schülerinnen und Schüler erhalten durch die Vielfalt der kooperierenden Unternehmen ein Gefühl dafür, wie viele Berufe direkt oder indirekt mit Informatik zu tun haben. Für eine spätere Berufswahl ist dies von entscheidender Bedeutung.

Über fundierte Informatikbildung hinaus vermitteln SLI-Module integriert Medienkompetenz. Projektergebnisse werden mit Web 2.0-Werkzeugen dokumentiert und präsentiert Im Blog www.schuelerlabor-informatik.de werden Laborbesucher über ihre Ergebnisse (und Erlebnisse) aus dem Schülerlabor berichten. Auf diese Weise können die im Labor erarbeiteten Themen auch der Außenwelt (Eltern, Mitschülern, Lehrkräften) zugänglich gemacht werden. Besonders interessant ist dies, wenn die Themen später im eigenen Unterricht wieder aufgegriffen werden.

Die Integration der außerschulischen Lernmodule in den Unterricht ist ein wichtiges Anliegen. Zwar können die meisten Module auch unabhängig vom Informatikunterricht absolviert werden, eine größere Nachhaltigkeit erreichen wir aber durch eine enge Verknüpfung mit dem Schulunterricht. Für jedes SLI-Modul wird die Kompatibilität zum NRW-Informatiklehrplan dargestellt und interessierten Lehrkräften Möglichkeiten aufgezeigt, wie sich die Themen in den Unterricht integrieren lassen. Das SLI steht Schulklassen, wie z.B. der Profilklasse Informatik des Couven Gymnasiums Aachen, für Informatikunterricht und Informatik AGs zur Verfügung, um Themen attraktiv zu unterrichten, die aufgrund des technischen Aufwands nicht in Schulen zu behandeln wären. So ist eine für SuS aufgrund der Lebensnähe besonders motivierende Sequenz zur Programmierung von Handys aufgrund der oftmals fehlenden Infrastruktur (Bluetooth-Empfänger, Smarthandys mit GPS, …) an Schulen schwierig im regulären Unterricht umzusetzen. Darüberhinaus können hochaktuelle forschungsnahe Themen durch die Kooperation mit verschiedenen Informatik-Lehrstühlen der RWTH Aachen angeboten werden, wie das virtuell dirigierbare Orchester (http://hci.rwth-aachen.de/po), fehlerkorrigierende Codes für CDs (http://www.informatik.rwth-aachen.de/Aktuelles/HelleKoepfe/) oder das Internet-Spiel (http://ds.informatik.rwth-aachen.de/research/projects/internet-spiel/).

Der handlungsorientierte didaktische Ansatz wird durch ein speziell konzipiertes EIN-Raumkonzept umgesetzt, das unterschiedliche Phasen des Lernens ermöglicht. Eine große Laborhalle wird in verschiedene Bereiche aufgeteilt: einen Planungs- und Entwicklungsbereich, einen Konstruktionsbereich bzw. Testbereich, einen Microteaching-Bereich und eine Wettkampf-Arena. Darüber hinaus hat jeder Laborteilnehmer die Möglichkeit, seinen individuellen Lern- und Arbeitsstil zu praktizieren. Zu diesem Zweck werden klassische Arbeitsumgebungen (z.B. Schreibtische) ebenso zur Verfügung gestellt wie solche, die Raum für kreatives, individualisiertes Arbeiten bieten. Zur Realisierung des Raumkonzeptes werden vorwiegend flexible, mobile Lösungen und Raumnutzungskonzepte (Schiebewände mit mobilen Whiteboards) beschafft. Als Metapher kann das Raumkonzept einer Turnhalle mit verschiedenen Sportmöglichkeiten dienen, in der je nach Bedarf verschiedenste Gerätschaften und Materialien entnommen und genutzt werden können. Das Konzept ermöglicht durch qualitativ hochwertiges technisches Equipment eine variable, flexible Nutzung des SLI zu verschiedenen Themenbereichen sowie die gemeinsame, parallele Nutzung der Räumlichkeiten mit dem Schülerlabor EduLab (Aachen Robotics Educational Lab).

Umsetzungsschritte

Die ersten Informatikmodule sind bereits konzipiert und weitgehend ausgearbeitet und können bei Eröffnung des Labors eingesetzt werden. Sie umfassen u.a. die Themen „Eine Turingmaschine zum Anfassen“, „Rechnen mit DNA“, „EAN- und andere Codes“, „Gestaltung eigener google-Maps“, „Visuelle Kryptografie“, „Gestaltung von virtuellen Welten mit Scratch“, „Ameisenalgorithmen mit Greenfoot“, „Eine Reise ins Innere des Computers“ oder „Kürzeste Wege für die Navigation“. Weitere Module werden kontinuierlich in fachdidaktischen Lehrveranstaltungen des Lehramtsstudiengangs Informatik ausgearbeitet und im Unterrichtseinsatz an den mit dem SLI kooperierenden Schulen evaluiert. Den Rahmen liefert eine fachdidaktische Dissertation am LuFG i9 für handlungsorientierte Informatikmodule. Es stehen zahlreiche weitere Modulthemen anderer Informatiklehrstühle bereit, die sich bereits in Rekrutierungsmaßnahmen bewährt haben. Diese sollen auf der Basis des SLI-Rahmenwerks sukzessive in das Schülerlabor integriert werden. Aufgrund der Vielfalt der Angebote, kann das Schülerlabor von gleichen Schülergruppen mehrfach besucht werden.