Algorithmen und Programmierung im Geometrieunterricht der Klassenstufen 5 bis 7

Klaus-Tycho Förster (2020): Algorithmen und Programmierung im Geometrieunterricht der Klassenstufen 5 bis 7. Dissertation, Universität Hildesheim.
Betreut durch Barbara Schmidt-Thieme.
Begutachtet durch Barbara Schmidt-Thieme und Andreas Eichler.
Erhältlich unter https://opac.lbs-hildesheim.gbv.de/DB=1/XMLPRS=N/PPN?PPN=1700338234
Tag der mündlichen Prüfung: 23.03.2020.

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Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie die Programmierung von Konstruktionsbeschreibungen zu Beginn der Sekundarstufe I erfolgreich in den Geometrieuntericht eingebracht werden kann. Im Rahmen von ebenen Konstruktionsbeschreibungen knüpfen wir an das schulische Standardthema der Dreieckskonstruktionen an und entwickeln ein neues Unterrichtskonzept, welches wir in Turtle-/Igel-Grafik mit Hilfe der blockbasierten Programmiersprache Scratch durchführen. Die fundamentale Grundlage unseres Unterrichtskonzepts ergibt sich hierbei aus den Ausführungen von Schmidt-Thieme und Holland, welche die Dualität von Programmcode und Konstruktionsbeschreibungen hervorheben. Eine umfangreiche Evaluation im schulpraktischen Alltag mit 180 Schülerinnen und Schülern bestätigt signifikant positiv den Erfolg des vorgestellten neuen Konzepts: Die Schülerinnen und Schüler können sowohl kurzfristig wie auch langfristig schriftliche Konstruktionsbeschreibungen von höherer Qualität erstellen. Dieses ergibt sich aus dem Vergleich mit Ergebnissen von Kontrollklassen, bei denen der Unterricht zeitgleich ohne Programmierung durchgeführt wurde. Ebenso zeigt sich, dass das neue Konzept auch den Anforderungen an eine Einführung in die Programmierung gerecht wird. Hierbei vergleichen wir die Programmierkenntnisse der Schülerinnen und Schüler einer weiteren nach unserem Konzept unterrichteten Klasse mit den Arbeiten von Funke et al. (über 50 Schülerinnen und Schüler) und Aivaloglou et al. (über 250000 Programme). Darüber hinaus erarbeiten wir aus explorativer und fachdidaktischer Perspektive die Weiterführung des neuen Konzepts im dreidimensionalen Raumgitter. Hierbei kann die Raumgitter-Software Minecraft als geeignet für einen mathematischen Einsatz, analog zu Tastenlogo bei Schwirtz und Aden, im Kontext der propädeutischen Programmierung des räumlichen Konstruierens gesehen werden. Die weiterführende blockbasierte Programmierung im Raumgitter durch Verwendung der Minecraft Education Edition erweist sich in diesem Zusammenhang als eine Möglichkeit der Kontinuität zum Einsatz des klassischen Raumigels am Ende der Sekundarstufe I, welcher ausführlich an der PH Ludwigsburg von Löthe et al. erforscht wurde.