Freie Universität Berlin, Didaktik der Informatik

Threshold Concepts

Einführung in Threshold Concepts in der Informatik im

didaktischen Kontext

2023年4月24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

WahrnehmungsbasiertSubjektiv

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Mentale Modelle

Formung von Modellen im KopfKonzeption von Eigenschaften und

Verhaltensweisen eines SystemsFehlerhaftes 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 CurriculumsverlaufGrundlage 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 InformatikObjektorientiertes ProgrammierenSpeicherverwaltung und ZeigerAbstraktion

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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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