Forschungsbereich 2: Hochbegabung in Informatik und Informatikunterricht.

Nachdem über eine längere Zeit die Ausbildung - außer im Sport - tendenziell nivellierend angelegt war (bevorzugte Förderung schwächerer und weniger begabter Schüler, weitgehende Ignorierung von Hochbegabungen) besteht in letzter Zeit eine vermehrte Bereitschaft, Hochbegabte frühzeitig zu erkennen und besonders zu fördern.
Bezogen auf die Informatik und den Informatikunterricht gibt es bisher nur wenige Kenntnisse darüber, was Hochbegabung ist, wie man sie erkennt und welche informatischen Sachverhalte besonders geeignet sind, Hochbegabte in der Informatik zu fördern.
In diesem Zusammenhang werden folgende Themenbereiche bearbeitet:

• Überblick über Hochbegabung in anderen Fächern und Förderkonzepte
• Charakterisierung von Hochbegabung in der Informatik (Fallstudien, Lebensläufe)
• Merkmale informatischer Hochbegabung, auch in Relation zu allgemeiner Hochbegabung
• Verfahren zur Bestimmung informatischer Hochbegabung (Erprobung, Validierung)
• Entwicklung von Förderkonzepten organisatorischer und inhaltlicher Art (z.B. spezielle Aufgabentypen) für Schulen und Hochschulen

Zentrale Arbeitsmethoden sind Lebenslaufanalysen, Versuche zum Lauten Denken und Intelligenztests Hochbegabter/Hochleister versus Niedrigleister.

Wichtige Arbeiten:

• B. Kujath: Ein Test- und Analyseverfahren zur Kontrastierung von Problemlöse-Prozessen informatischer Hoch- und Niedrigleister - erste Ergebnisse einer Pilotstudie, 3. Workshop der Fachgruppe "Didaktik der Informatik", in: Didaktik der Informatik (A. Schwill, C. Schulte, M. Thomas, eds.), 2006, 49-70
• B. Kujath: Vergleichende Analysen zweier Problemlöseprozesse unter dem Aspekt des Problemlöseerfolgs. In: Schubert, S. (Hrsg.) Didaktik der Informatik in Theorie und Praxis. LNI 112. Bonn: Köllen. Konferenzband der 12. GI-Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2007

Forschungsbereich 3: Kreativität im Informatikuntericht.

Seit vielen Jahren wird von Bildungspolitikern und der Wirtschaft gefordert, Schüler in allgemeinbildenden Schulen kreativer auszubilden; ein vorherrschender, zumeist auf konvergente Lösungsstrategien ausgerichteter Unterricht bereite die Schüler nicht ausreichend auf die späteren Anforderungen vor. Nicht zuletzt scheinen Schulleistungsvergleichsstudien wie PISA dieses Problem zu bestätigen. In der Psychologie scheint nun ein Konsens zu bestehen, daß es möglich und sinnvoll ist, Kreativität zu fördern. Es lassen sich drei Zugänge zur Kreativität finden: die kreative Persönlichkeit, der kreative Prozeß, das kreative Produkt. Mit der Informatik existiert ein Unterrichtsfach, dem kreative Prozesse immanent sind und welches nicht nur durch die Anwendung von, sondern insbesondere durch die Auseinandersetzung mit kreativen Prozessen, z.B. Modellierungstätigkeiten, Kreativität fördert. Der besondere Beitrag der Informatik liegt hierbei nicht in einer weiteren kreativitätsfördernden Maßnahme, sondern in der spezifischen Ausprägung, in welcher kreative Handlungsformen in Denkprozesse integriert werden und somit von dem Schüler in seinen Handlungsweisen zu eigen gemacht werden können.
Betrachtet man die informatische Modellierung hinsichtlich o.g. Zugänge zur Kreativität, so lassen sie sich in allen drei Ausprägungen wieder finden: die kreative Persönlichkeit als Subjekt im Modellbildungsprozeß, der kreative Prozeß als Modellbildungsprozeß selbst sowie die Betrachtung von Modellen als kreatives Produkt.
In diesem Vorhaben werden folgende Teilbereiche untersucht:

• Untersuchung zum Begriffsverständnis "Informatische Kreativität" Analyse informatischer Methoden und Arbeitsweisen.
• Empirische Untersuchung des Einflusses von informatischer Modellbildungstätigkeit auf Kreativitätspotential bei SchülerInnen/StudentInnen.
• Bestimmung von Unterrichtsinhalten/Modellen, welche kreatives Denken in besonderem Maße anregen.
• Förderung von Kreativität durch Konstruktion und Dekonstruktion von Modellen.

Wichtige Arbeiten:

• R. Romeike: Creative students - What can we learn from them for teaching computer science, In: A. Berglund & M. Wiggberg (Eds.) Proc. of the 6th Baltic Sea Conference on Computing Education Research, Koli Calling. Uppsala University, Uppsala, Sweden.
• R. Romeike: Three drivers for creativity in computer science education. In: Benzie, D.; Iding, M. (eds.): Proceedings of IFIP-Conference on "Informatics, Mathematics and ICT: A golden triangle", June 27-29, 2007, Boston, USA
• R. Romeike: Kriterien kreativen Informatikunterrichts. In: Schubert, S. (Hrsg.) Didaktik der Informatik in Theorie und Praxis. LNI 112. Bonn: Köllen. Konferenzband der 12. GI-Fachtagung "Informatik und Schule - INFOS 2007

Forschungsbereich 4: Intuitive Modelle und Fehlvorstellungen im Informatikunterricht.

Menschen bilden für viele Sachverhalte intuitive Modelle, das sind Vorstellungen, die meist früh gelernt werden, unmittelbar einleuchtend sind, dauerhaft Denken und Handeln bestimmen, aber oftmals falsch sind (Fehlvorstellungen). In einer Reihe von Wissenschaften wurden intuitive Modelle und Fehlvorstellungen bereits identifiziert, z.B. in der Mathematik oder Physik. In der Informatik sind entsprechende Untersuchungen noch kaum durchgeführt worden.
In diesem Vorhaben wird das didaktische Beziehungsnetz bei der Verwendung von intuitiven Modellen von Schülern aufgeklärt:

• Welche Vorstellungen und Fehlvorstellungen bestehen bei Schülern hinsichtlich Alterrstufe und Lerninhalt?
• Wie können (Fehl-)Vorstellungen diagnostiziert werden?
• Welche Einflußfaktoren erzeugen Fehlvorstellungen?
• Lassen sich aus den intuitiven Modellen der Schüler Hinweise auf geeignete Unterrichtsmittel und -methoden ableiten?
• In welchem Verhältnis stehen intuitive Modelle und reale Modelle von Informatiksachverhalten?

Wichtige Arbeiten:

• M. Weigend: Interaktive Animationen. Visualisierungen zur Veranschaulichung von Konzepten der Informatik. LOGIN 120 (2002) 65-68
• K. Strohmeier: Hilfen oder Hindernisse? - Beurteilung von Metaphern in der Informatik, Studienarbeit 2005
• M. Weigend: Intuitive Modelle in der Informatik. INFOS2005-11. GI-Fachtagung Informatik und Schule, in: Unterrichtskonzepte für informatische Bildung (S. Friedrich, eds.) 275-284
• M. Weigend: The Python visual sandbox - A collection of interactive online applications containing animations which visualize the execution of Python programs, 2005
  http://www.python-visual-sandbox.de