Threshold Concepts

1. Threshold Concepts Einführung in Threshold Concepts in der Informatik im didaktischen Kontext Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

2. 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 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

3. Verwandte Konzepte Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

4. Verwandte Konzepte • Lerntheoretische und kognitive Ansätze • Konstruktivismus • Mentale Modelle • Didaktische Ansätze • Breadth First • Fundamentale Ideen Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

5. Konstruktivismus • Der Schüler konstruiert seine Realität im Kopf • Wahrnehmungsbasiert • Subjektiv Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

6. Mentale Modelle • Formung von Modellen im Kopf • Konzeption von Eigenschaften und Verhaltensweisen eines Systems • Fehlerhaftes Modell führt zu falschen Annahmen für die Realität Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

7. Breadth First • Kernideen möglichst früh vermitteln • Schüler soll schnell Überblick über die Disziplin erhalten • Z.B.: Bäume, Programmstrukturen, Divide-and-Conquer, Rekursion, Klassen und Objekte, Typen, Vererbung ... Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

8. Fundamentale Ideen • Allgemeine Ideen von weitreichender Bedeutung • Spiralförmiger Curriculumsverlauf • Grundlage für nichtspezifischen Transfer Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

9. Idee Anwendungsbereiche Fundamentale Ideen Weitreichende Bedeutung Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

10. Fundamentale Ideen Spiralprinzip: Worst Case Formale Definition für Worst Case, Nachweise Programmlaufzeit bei bestimmter Eingabelänge Wie lange brauche ich für meinen Schulweg im schlimmsten Fall? Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

11. Grundprinzip, Denkweise, Idee Nichtspezifischer Transfer auf neue Situation Lerninhalte bilden Grundprinzipien und Einstellungen aus ... Fundamentale Ideen Nichtspezifischer Transfer Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

12. 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) Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

13. Einführung zu Threshold Concepts Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

14. 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. Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

15. 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 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

16. 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) Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

17. Threshold Concepts im Kontext Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

18. Lerntheorie, die den Prozess des Lernens beschreibt Punkte an denen Lernschwierigkeiten bestehen können Konstruktivismus vs. TCs Threshold Concepts (nach der Definition von Meyer und Land) stehen in der Tradition des Konstruktivismus und sind also problemlos mit diesem Ansatz vereinbar. Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

19. Subjektive und Individuelle Modelle Möglicherweise ohne Mühe zu erlernen In der Disziplin akzeptierte Konzepte I.d.R. schwer zu begreifen Mentale Modelle vs. TCs 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. Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

20. Alle Kernfragen der Disziplin werden (früh) behandelt Schwierige Konzepte (TCs) werden heraus-gestellt. Breadth First vs. TCs Nicht alle im Breadth First Ansatz behandelten Konzepte sind auch TCs. Aber sie bieten einen guten Ausgangspunkt bei der Auswahl der TCs. Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

21. Tendenziell nicht transformativ, da sie an Alltagsphänomene anschließen sollen (vgl. Sinnkriterium) Dauerhafter Lernprozess Per Definition transformativ, d.h. mit einer Blickwinkeländerung verbunden Punktueller Lernprozess Fundamentale Ideen vs. TCs Es ist anzunehmen, dass sich jedes TC in Bezug zu der entsprechenden Fundamentalen Idee setzen lässt. Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

22. 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 Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

23. Beispiele von TCs in der Informatik • Objektorientiertes Programmieren • Speicherverwaltung und Zeiger • Abstraktion Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

24. 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). Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

25. Ende Vielen Dank! Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik