2008-2013 DFG-Projekt „MoKoM - Entwicklung von qualitativen und quantitativen Messverfahren zu Lehr-Lern-Prozessen für Modellierung und Systemverständnis in der Informatik“ (J. Magenheim, N. Schaper, S. Schubert)
MoKoM I von 2008-2010: Informatisches Systemverständnis und informatisches Modellieren stellen zentrale Kompetenzfelder im Informatikunterricht der Sekundarstufe dar. Das Forschungsprogramm setzt sich deshalb drei Schwerpunkte:
Bestimmung und Ausarbeitung eines Kompetenzmodells für informatisches Systemverständnis und informatisches Modellieren,
Entwicklung und Erprobung von Instrumenten zur Kompetenzmessung,
Gestaltung und Evaluation von wirksamen Lernumgebungen zur Kompetenzentwicklung für informatisches Systemverständnis und Modellieren.
In dem Projekt arbeiten Psychologen und Informatiker zusammen, um ein entsprechendes Kompetenzmodell und Instrumentarien zur Kompetenzmessung zu entwickeln und an repräsentativen Stichproben zu evaluieren. Synergieeffekte werden erwartet, da beide Forschungsgruppen zur Didaktik der Informatik einen theoretischen Beitrag zur systemorientierten Didaktik einschließlich lernförderlicher Software entwickelten. Dieses theoretische Konzept für Modellierung und Systemverständnis bildet die Grundlage für die interdisziplinäre Instrumentenentwicklung und Erprobung.
MoKoM II von 2011-2013: In der Fortsetzung erfolgt im ersten Schritt auf der Basis des im ersten Projektzeitraum entwickelten Kompetenzmodells und Testinstrumentariums zum informatischen Systemverständnis und informatischen Modellieren die Überprüfung und Validierung des Kompetenzmodells undInstrumentariums anhand einer umfangreichen Schülerstichprobe
Auf der Grundlage dieser Erhebungen wird das Kompetenzmodell im Hinblick auf ein Kompetenzniveaumodell weiter entwickelt.
In einem zweiten empirischen Analyseschritt werden Einflussfaktoren des Kompetenzerwerbs untersucht und Stufen des Kompetenzerwerbs im Sinne eines Kompetenzentwicklungsmodells identifiziert und beschrieben.
Anhand dieser Analysen werden drittens Lehr-Lernarrangements zuerst evaluiert und darauf aufbauend so weiterentwickelt, dass sie zur Förderung entsprechender Kompetenzerwerbsprozesse bzw. Ausschnitte des Kompetenzerwerbs geeignet sind.
Abschließend werden in einem vierten Schritt Implikationen der vorangegangenen empirischen Untersuchungsschritte für die fachdidaktische Theoriebildung und Unterrichtsgestaltung zur Förderung des Kompetenzerwerbs im Informatikunterricht abgeleitet bzw. verallgemeinert.
2010-2012 DFG-Projekt "Komina I - Kompetenzentwicklung mit Eingebetteten Mikro- und Nanosystemen (KOMINA)" (S. Schubert, R. Brück, D. Fey)
Ziel ist ein Beitrag zur Technischen Informatik und ihrer Didaktik, der die zwei kennzeichnenden neuen Aspekte von Eingebetteten Mikro- und Nanosystemen (EMNS) thematisiert (Selbstorganisation ausnutzende Bottom-Up-Entwicklungsmethodik für nanostrukturierte Systeme; in allen Phasen der Systementwicklung unverzichtbare Berücksichtigung technisch-physikalischer Constraints), mit den Schwerpunkten:
Ein theoretisch fundierter Beitrag zur systemorientierten Didaktik der Technischen Informatik einschließlich lernförderlicher Experimente wird erbracht.
Ein Kompetenzmodell (Dimensionen, Niveaustufen) wird eingeführt, um das Entwerfen von EMNS mit gemischt digital-analogen Funktionsprinzipien zu unterstützen. Dazu ist ein Verstehen grundlegender Hardwarefunktionalität durch Beschreibung physikalischer Phänomene auf einer qualitativen Ebene erforderlich.
Der Paradigmenwechsel hin zu Bottom-Up-Techniken und Redundanz beim Entwurf von EMNS wird nachvollzogen. Hier ist es bedeutsam zu lernen, durch Redundanz fehlerbehaftete Systeme nutzbar zu machen und den Weg von den klassischen zentral gesteuerten Systemen hin zu parallelen verteilten Systemen in Kombination mit einer Strukturbildung durch Selbstorganisation zu finden.
BMBF-Projekte
2012-2015 BMBF-Verbundvorhaben „KUI - Kompetenzen für das Unterrichten in Informatik“ (N. Schaper, P. Hubwieser, J. Magenheim, S. Schubert)
Das Projekt wird vom 1. Juli 2012 bis zum 30. Juni 2015 an den Universitäten TU München, Paderborn und Siegen durchgeführt. Es gehört zum BMBF-Förderprogramm „Kompetenzmodellierung und Kompetenzerfassung im Hochschulsektor“.
Das Teilprojekt der Universität Siegen konzentriert sich auf die Kompetenzentwicklung von Studierenden im Lehramt Informatik an Gymnasien in verschiedenen Bundesländern unter besonderer Berücksichtigung von Nordrhein-Westfalen. Es werden Studien zu folgenden Schwerpunkten durchgeführt, die zum erfolgreichen Handeln der angehenden Lehrerinnen und Lehrer in den Jahrgangsstufen 10 bis 12 erforderlich sind.:
Fachdidaktische Konzepte und Methoden;
Generalisierung und Spezialisierung beim objektorientierten Modellieren und Programmieren;
Rekursive Datenstrukturen.
Daraus resultieren validierte Kompetenzmessinstrumente für Lehramtsstudierende im Rahmen des Gesamtprojektes KUI.
Weitere Forschungsprojekte (finanziert durch Bundesländer, Stiftungen etc.)
Projekt Digi4All: Fachübergreifende Digitale Bildung – Kompetenzen für das Unterrichten in der digitalen Gesellschaft
Das Projekt ist Teil des Programms Digitaler Campus Bayern und wird vom Jahr 2017 bis zum Jahr 2022 an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Bayreuth (UBT) durchgeführt. Das Projekt basiert auf einer Kooperation zwischen den Fachdidaktiken für Informatik und Deutsch der FAU sowie der Medienwissenschaft der UBT.
Ziel ist die Konzeption, Ausgestaltung und Implementierung eines online-gestützten Studienangebots zur „Digitalen Bildung“ für Lehramtsstudierende aller Fächer und Schularten. Lehrerinnen und Lehrer müssen „digitale Kompetenzen“ nicht nur selbst erwerben, sondern auch vermitteln können. Es gilt dabei, „digitale Kompetenzen“ zu bestimmen, die Lehrer befähigen, später selbst ebenso motiviert wie kompetent im eigenen Unterricht „digital lehren“ zu können. Dabei wird der individuelle Beitrag der einzelnen Fächer und insbesondere auch die Bedeutung informatischer Bildung für alle konkretisiert und ausgestaltet.
Anschließend soll auf dieser Basis der Kurs entwickelt und mit Hilfe eines zu entwickelnden Kompetenztests evaluiert werden.