Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik
Threshold Concepts
Einführung in Threshold Concepts in der Informatik im
didaktischen Kontext
2023年4月11日 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik
Gliederung
Vorstellung verwandter Konzepte Lerntheoretische Ansätze Didaktische Ansätze
Einführung zu Threshold Concepts Motivation von Threshold Concepts Definition von Threshold Concepts
Threshold Concepts im Kontext Beispiele und Diskussion
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Verwandte Konzepte
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Verwandte Konzepte
Lerntheoretische und kognitive AnsätzeKonstruktivismusMentale Modelle
Didaktische AnsätzeBreadth FirstFundamentale Ideen
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Konstruktivismus
Der Schüler konstruiert seine Realität im Kopf
Wahrnehmungsbasiert
Subjektiv
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Mentale Modelle
Formung von Modellen im Kopf
Konzeption von Eigenschaften und Verhaltensweisen eines Systems
Fehlerhaftes Modell führt zu falschen Annahmen für die Realität
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Breadth First
Kernideen möglichst früh vermittelnSchüler soll schnell Überblick über die
Disziplin erhaltenZ.B.: Bäume, Programmstrukturen,
Divide-and-Conquer, Rekursion, Klassen und Objekte, Typen, Vererbung ...
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Fundamentale Ideen
Allgemeine Ideen von weitreichender Bedeutung
Spiralförmiger Curriculumsverlauf
Grundlage für nichtspezifischen Transfer
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Fundamentale Ideen
Idee
Anwendungsbereiche
Weitreichende Bedeutung
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Fundamentale Ideen
Wie lange brauche ich für meinen Schulweg im schlimmsten Fall?
Programmlaufzeit bei bestimmter Eingabelänge
Formale Definition für Worst Case, Nachweise
Spiralprinzip: Worst Case
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Fundamentale Ideen
Grundprinzip, Denkweise, Idee
...
Lerninhalte bilden Grundprinzipien und Einstellungen aus
Nichtspezifischer Transfer auf neue
Situation
Nichtspezifischer Transfer
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Fundamentale Ideen
Definition: In verschiedenen Bereichen vielfältig
anwendbar (Horizontalkriterium)Auf jedem intellektuellen Niveau
vermittelbar (Vertikalkriterium)Längerfristig relevant (Zeitkriterium)Steht in Bezug zu Alltag und Lebenswelt
(Sinnkriterium)
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Einführung zu Threshold Concepts
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Threshold Concepts
„A threshold concept can be considered as akin to a portal, opening up a new and previously inaccessible way of thinking about something.“*
*Jan Meyer and Ray Land: Threshold Concepts and Troublesome Knowledge:Linkages to Ways of Thinking and Practising within the Disciplines. (2003) S.1.
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Motivation zu Threshold Concepts
Threshold Concepts repräsentieren Gegenstände einer Disziplin, ohne deren Verständnis der Schüler am weiteren Fortschritt gehindert wird
Es besteht die Gefahr, dass der Schüler den Zustand der „Liminality“ erreicht, d.h. oberflächlich Verständnis vortäuschen kann
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Definition von Threshold Concepts
Blickwinkel des Schülers auf Sachverhalte der Disziplin ändert sich (transformative)
Konzepte werden - auf dem Schüler vorher unbekannte Weise - miteinander verbunden (integrative)
Schwer zu verlernen/vergessen (irreversible) Schwer zu erfassen, nicht intuitiv greifbar,
kollidiert mit Vorwissen (troublesome) Oft Grenzmarkierung (boundary markers)
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Threshold Concepts im Kontext
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Konstruktivismus vs. TCs
Lerntheorie, die den Prozess des Lernens beschreibt
Punkte an denen Lernschwierigkeiten bestehen können
Threshold Concepts (nach der Definition von Meyer und Land) stehen in der Tradition des Konstruktivismus und sind also problemlos mit diesem Ansatz vereinbar.
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Mentale Modelle vs. TCs
Subjektive und Individuelle Modelle
Möglicherweise ohne Mühe zu erlernen
In der Disziplin akzeptierte Konzepte
I.d.R. schwer zu begreifen
Threshold Concepts sind Punkte im Lernprozess, an denen Schüler Schwierigkeiten haben ihr Mentales Modell zu formen, da sie es nicht auf ein bekanntes zurückführen können.
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Breadth First vs. TCs
Alle Kernfragen der Disziplin werden (früh) behandelt
Schwierige Konzepte (TCs) werden heraus-gestellt.
Nicht alle im Breadth First Ansatz behandelten Konzepte sind auch TCs. Aber sie bieten einen guten Ausgangspunkt bei der Auswahl der TCs.
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Fundamentale Ideen vs. TCs
Tendenziell nicht transformativ, da sie an Alltagsphänomene anschließen sollen (vgl. Sinnkriterium)
Dauerhafter Lernprozess
Per Definition transformativ, d.h. mit einer Blickwinkeländerung verbunden
Punktueller Lernprozess
Es ist anzunehmen, dass sich jedes TC in Bezug zu der entsprechenden Fundamentalen Idee setzen lässt.
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Annahmen zu TCs
Es ist anzunehmen, dass jedes Threshold Concept in der Informatik den Kernfragen der Wissenschaft angehört
Es ist nicht auszuschließen, dass einige Schüler ein Konzept als Schwelle oder Hürde empfinden und andere nicht
Die mit Threshold Concepts verbundene Einsicht kann ein angenehmes Erwachen oder aber die Zerstörung einer Illusion sein
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Beispiele von TCs in der Informatik
Objektorientiertes Programmieren
Speicherverwaltung und Zeiger
Abstraktion
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Literaturliste
Meyer,Jan and Rey Land: Threshold Concepts and Troublesome Knowledge: Linkages to Ways of Thinking and Practising within the Disciplines (2003).
Eckerdal, Anna et al.: Putting Threshold Concepts into Context in Computer Science Education (2006).
Davies, Peter: Threshold Concepts: how can we recognise them (2003).
Kölling, Michael: The problem of object-oriented programming, part1: Languages (1999)
McCartney, Robert, and Kate Sanders: What are the „threshold concepts“ in computer science? (2005).
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Ende
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